风电场重点并网技术条件解读

　　摘 要：风电行业的大规模无序发展，致使风电故障率居高不下，对电网稳定运行构成了威胁。为此，国家能源局、国家质监局、国家电网公司等先后下发了系列国家标准、行业标准、企业标准和规范性文件，用以规范风电场的运行，本文结合风电现状，对并网技术条件进行了解读。 　　关键词：风电；并网；技术条件 　　2011年6月10日，东北电网公司下发了《关于印发进一步加强东北电网风电安全运行管理工作方案的通知》，2011年6月11日，国家能源局下发了《关于加强风电场并网运行管理的通知》，2011年7月6日，国家电网公司下发了《关于印发风电并网运行反事故措施要点的通知》，2011年7月28日，国家能源局发布了《大型风电场并网设计技术规范》，2011年12月30日，国家质监局发布了《风电场接入电力系统技术规定》，从企业标准到行业标准、国家标准，各级管理部门如此密集发文对风电并网运行进行规范，可见风电的安全运行已到十分严重。 　　1 标准规范的出台背景 　　由于风电场电气设备故障频发，多次导致风电机组大规模脱网。2011年2月24日，甘肃桥西第一风电场35kV电缆头单相击穿后发展成三相故障，导致酒泉地区16座风电场598台机组脱网，损失出力达840MW，西北电网频率最低至49.85Hz；2011年4月17日，甘肃干西第二风电场35kV两个电缆头绝缘击穿，继而35kV母线PT爆炸，导致酒泉地区16座风电场699台机组脱网，损失出力1006MW，西北电网频率最低至49.81Hz。一方面，风电装机不断增加，占电网装机比重不断加大；另一方面，由于各地风电的无序发展和风电本身的不可控性，风电故障频发，已经严重影响电网稳定运行。 　　2 重点并网技术条件解读 　　2.1 风电机组应具备的重点技术条件 　　风电机组应具备的重点技术条件为三项，即电压保护、频率保护和并网点电能质量对风电机组运行的影响。 　　（1）“风电场并网点电压在0.9～1.1倍额定电压范围（含边界值）内时，风电机组应能正常运行”、“风电机组应具有必要的高电压穿越能力”。这是针对“2.24”西北电网风电机组大规模脱网事故中，有300台风电机组脱网是因为在系统电压跌落部分风电机组脱网后，由于部分风电场无功补偿装置未正确动作引起系统电压升高，最后风电机组高电压保护动作致使风电机组脱网。 　　（2）电力系统频率在49.5Hz～50.2Hz范围（含边界值）内时，风电机组应能正常运行。电力系统频率在48Hz～49.5Hz范围（含48Hz）内时，风电机组应能不脱网运行30min。目前各型号风电机组基本都能满足该项技术要求。 　　（3）从监测情况来看，所有风电场并网点电能质量都基本合格，没有风电机组因为并网点电能质量原因而脱网的情况。 　　2.2 风电场应具备的重点技术条件 　　（1）风电场低电压穿越能力缺失是造成风电故障多发的主要原因。为此，相关标准从风电场设计到接入系统检测，都对风电场低电压穿越能力提出了强制要求：风电场并网点电压跌至20%标称电压时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行625ms；风电场并网点电压在发生跌落后2s 内能够恢复到标称电压的90%时，风电场内的风电机组应保证不脱网连续运行（见图1）。电网公司则要求风电企业对已经并网的风电机组低电压穿越性能进行改造、调试，并通过国家有关部门授权的有资质的检测机构按《风电机组并网检测管理暂行办法》（国能新能〔2010〕433号）要求进行的检测验证，逾期不能通过验证的风电场将不能并网运行。 　　（2）关于风电场无功补偿装置和风电机组无功调节的要求，即通过各种无功调节手段，实现电力系统各种运行工况下的无功平衡和无功支撑，以保障风电场电压平稳，防止低电压和高电压下风电机组脱网。从运行情况看，传统无功补偿装置响应速度不满足标准要求，主流SVG无功补偿装置虽然响应速度满足要求，但故障率高，运行不稳定，无功平衡还应该主要挖掘风电机组本身的无功调节能力。 　　（3）由于风电场多为小电流接地系统，采取中性点不接地运行方式，当系统发生单相接地故障时，线电压不变，对风电机组运行没有影响，国标规定可以继续运行两小时。但通过对大规模脱网事件进行分析可知，正是这种运行方式引起了事故扩大，甚至发生大规模脱网事故。为此就要改变风电场接地方式，使单相接地时零序电流增加，确保保护可靠动作。对于采取中性点不接地方式的的风电场，可采取设置专门接地变的方式满足反标准要求。新建风电场则应在设计环节将汇集线系统接地设计为经电阻接地方式。 　　（4）“风电机组升压变形式的选择应根据环境要求、绝缘抗污染水平、气候条件等因素综合考虑”、“场内架空导线和接地线应按规划设计中的全场最大风速进行风偏校核，不满足安全距离要求的应立即整改”。根据经验，风电机组变故障的确占有很大比重，全密封和不带油枕的风电机组变不太适合风电的运行条件；部分风电场时常发生的相间故障跳闸后原因不明，多是由于风偏不合格所致，各风电场应该请线路专家进行校核并整改。 　　3 结语 　　风电企业要应该深入研究国家和行业标准，全面升级风电场设备设施，提高风电对电网的友好水平，以促进风电健康发展。