硬技术 | 特变电工新能源TSVG为新能源大基地并网保驾护航

  • 2021年03月23日
  • 作者: 王艺

    王艺

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投运前220kV母线电压波形/谐波含量

投运前220kV母线电压波形/谐波含量

高谐波背景下模块直流电压仿真图

高谐波背景下模块直流电压仿真图

控制策略调整后模块直流电压仿真图

控制策略调整后模块直流电压仿真图

投运后220kV母线电压波形/谐波含量

投运后220kV母线电压波形/谐波含量

随着新冠肺炎疫苗的推出、经济活动增加及出行反弹,2021年全球能源行业已呈现结构性复苏态势,能源转型步伐加快,清洁低碳能源发展势头迅猛,“碳减排”“碳达峰”“碳中和”成为全球关注的热点。

可以看到,各地正在加快新能源开发力度,十四五期间新增新能源装机高增确定性强。近期,已有多个省份发布新能源十四五发展规划,提出要大力发展新能源和可再生能源。

新能源高比例并网可能导致电力平衡较为困难,对电网的调峰能力提出更高要求。不同于常规能源发电,新能源发电系统的输出功率和天气等因素息息相关。这种随机的、随时间变化的功率在并网运行中容易对电网的稳定性及电能质量造成很大影响,并且随着新能源发电的规模不断增大,这种影响也越来越大。SVG 以灵活的控制方式、更快的响应时间、更平滑的电压控制能力,能大大改善新能源电站性能,对提高电网稳定性和电能质量有显著意义。

随着新能源基地的大批量接入电网和电网设备及控制方式的变化,势必导致电网阻抗呈现宽范围变化的特性,进而严重影响新能源基地并网系统的控制性能,极易引发振荡及系统不稳定等问题。

2020年12月,各大风电基地抢并网过程中,在我国内蒙古锡盟基地、新疆准东基地,均出现了220kV母线电能质量问题。以准东风电基地为例,背景谐波电压总畸变率超过7%,大大超过了GB/T14549《电能质量 公用电网谐波》规定2%的限值,电压波形产生严重畸变(如图1所示),对并网设备提出严峻的考验。

SVG作为基地汇集站重要带电设备,是保障各风电场平稳投运的前提,是对风电基地电能质量的基础保障,SVG设备本身又是基于电力电子器件的链式拓扑,对电网谐波敏感程度高,如果设备在谐波耐受方面能力不足,或自身不具备谐波治理功能,则无法完成新能源大基地的送电安全保障工作,严重影响业主收益。

特变电工新能源SVG研发团队以该基地电网背景参数为基础,基于公司RT-LAB半实物仿真平台验证,推演显示:常规SVG控制策略在此严重谐波电压背景下并网,功率模块直流侧出现电压发散的情况(如图2所示),将直接导致SVG直流电压失控,从而导致SVG输出电压失控,无法正常运行。

针对大基地高背景谐波的情况下,特变电工新能源SVG研发团队通过深入理论分析及基于RT-LAB及国产化ADPSS仿真双平台纵向对比分析,制定针对新能源大基地并网高背景谐波比例的SVG并网控制算法研究,采用SVG多层控制,算法改进、参数调整、优化谐波抑制策略等方式,不仅仅解决了SVG自身并网稳定性控制问题,同时改善了新能源大基地电网谐波超标问题。

经过反复验证试验论证,确保了SVG功率模块直流电压侧稳定(如图3所示)。

2020年12月20日,在准东风电基地,随着SVG并网指令下达,特变电工新能源TSVG一次性并网成功,该基地六套水冷直挂45MvarSVG全部一次运行后,启动电网谐波抑制功能,使电网谐波电压含有率降低了50%以上(SVG投运后220kV母线电压波形及谐波数据如图4所示),抑制了电网系统谐波,稳定了电网系统电压,最终顺利完成了准东风电基地220kV汇集站并网投运,为下属11个风电站2020年强装并网提供了可靠保障。

特变电工新能源SVG产品线以其强大的科研投入和实力,在国内率先完成锡盟、张北、青豫直流大基地网源协调仿真实验,基于公司RT-LAB仿真平台、国产化ADPSS平台双验证。针对高比例新能源接入电网安全稳定性问题进行专项研究,通过创新算法,突破了弱电网和高谐波背景下的SVG并网技术,已成功保证了上千座新能源电站的顺利投运。

特变电工新能源将继续秉承“奉献绿色能源,创造美好生活”的使命,矢志为全球客户提供高效可靠的绿色智慧能源解决方案。

(责任编辑:王艺)

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