2024江苏千万千瓦级海上风电并网稳定评估技术及应用报告

国网江苏省电力有限公司电力科学研究院 任必兴2024年5月 目录 海上风电发展 2 问题与挑战 3 国网公司海上风电实验室 主要工作及成效 1海上风电发展 我国海上风电可开发规模约5亿干瓦，装机规模位居世界第一江苏规划了世界首个“近海、中远海”双干万干瓦级海上风电基地，自前装机规模1200万千干瓦，位居全国第一 海上风电发展 2问题与挑战 3 国网公司海上风电实验室 主要工作及成效 2.1典型特征与问题 长距离海缆接入，多类并网接入方式并存；低频、柔直等柔性送出源网控制特性复杂；规模化风电接入电网的潮流时空分布多变。 与陆上风电相比： 2.1典型特征与问题 海上风电随机性强、可控性弱，对电网友好性差大规模并网易导致：风电弃风、停电事故 年弃风电量超50亿度 相当于160万户家庭年用电量 2.2江苏电网稳定运行挑战 江苏新能源快速发展，电量占比达14%，新能源发展水平即将迈入国际能源署定义的第三阶段电网安全稳定运行面临诸多挑战 目录 海上风电发展 2 问题与挑战 3国网公司海上风电实验室 主要工作及成效 3.1实验室定位 聚焦大规模风电接入难题，开展海上风电并网生产支撑与技术攻关，支撑江苏双干万干瓦级海上风电安全高效消纳，服务新型电力系统建设。 电网用得掉 风场控得准 风机调得稳 惯量频率支撑风功率高精度预测 风机精准建模变速变浆协同控制 电网潮流优化控制宽频振荡风险防控 3.2实验室发展历程 3.3实验室组成 海上风电发展 2 问题与挑战 3国网公司海上风电实验室 主要工作及成效 新能源友好井网评价技术体系 极端气象海上风电爬坡预测平抑 海上风电井网宽频振汤风险防范 4.1新能源友好并网评价体系构建 问题挑战 亮点成效 新能源出力不确运行友定性高，好性不足 运行监测 智能化、定制化输出新能源运行特性分析专题报告 新能源占比逐年攀升，友好消纳压力加大 消纳测算 全网分区、分时段全面评古新能源消纳水平及提升 新能源涉网友好性差异大，科学调度决策困难 涉网评价 综合评价场站涉网特性科学指导新能源友好调度 入选2023年国家电网调度运行典型经验 4.1新能源友好网评价体系构建 科学认知全省新能源运行友好性。构建新能源运行友好性分析指标体系，融合新能源、电网、负荷运行数据，实现新能源运行友好性量化分析。 科学评估全省新能源友好消纳水平。综合系统调峰、电网潮流、方式安排等多因素，测算制约新能源消纳的关键瓶颈，实现友好消纳能力量化评估， 科学评价全省新能源涉网发好性。创新提出新能源涉网发好性评价体系，开展基础管理、运行特性、并网安全综合评价，支撑新能源有序调度。 海上风电发展 2问题与挑战 3国网公司海上风电实验室 主要工作及成效 新能源友好并网评价技术体系 极端气象海上风电爬坡预测平抑 海上风电井网宽频振荡风险防范 4.2极端气象海上风电爬坡测平抑 台风、强风暴等极端气象事件频繁侵袭江苏沿海地区，极端气象易引发风电功率短时间大幅变化，即发生爬坡事件 常用定义 Gallego-CastilloC,Cuerva-TejeroA,Lopez-GarciaOAreview on the recent history of wind power rampforecasting[J. Renewable and Sustainable EnergyReviews,2015,52:1148-1157. 4.2极端气象海上风电爬坡预测平抑 口技术对比分析 单点值预测：基于气象因素直接给出对应时刻确定性预测值。 不足：单点法较难描述风电功率的不确定与随机性，难以应对功率波动性较大的情况，容易造成海上风电爬坡事件的漏报 概率预测修正：基于无参数概率法获得各时刻风电功率概率分布或区间，结合蒙特卡罗采样，将各时刻概率预测区间拟合成确定值。 优势：刻画了极端天气下的风电功率不确定性，并通过采样去除模型随机性，得到更精确的风电功率预测，有效避免爬坡事件的漏报。 4.2极端气象海上风电爬坡预测平抑 口海上风电功率预测分析 概率修正法的功率预测精度满足标准要求。相较于单点值法，概率修正法预测精度更高， *《江苏电力并网运行管理实施细则》（苏监能市场（2022）53号） 4.2极端气象海上风电爬坡预测平抑 口海上风电爬坡预测分析 概率修正法能够有效预测海上风电功率爬坡，预测精度超90%。 爬坡预测精确度指标Acc 参照功率预测的合格率指标合格率=(1. LPa-Pal)×100%Cap TP+TNTP指预测准确的爬坡数量TN指预测的未爬坡数量Acc:TP+TN+EP+ENFP指误报的爬坡事件数量FN指漏报的爬坡事件数量 4.2极端气象海上风电爬坡预测平抑 口爬坡平抑策略 综合火电、储能爬坡速率及度电成本因素，提出风电场爬坡平抑及电网综 场站级平抑自标：风电并网功率波动幅度小于爬坡事件设定值 系统级平抑目标：综合线路负载率、弃风率、弃负荷率等指标的网络综合风险最低。 系统级平抑：减少系统影响 系统级平抑目标： ②爬坡平抑目标：极端气象下网络风险指标最小（min(F) 4.2极端气象海上风电爬坡预测平抑 口爬坡平抑策略 海上风电发展 2 问题与挑战 3国网公司海上风电实验室 主要工作及成效 新能源友好并网评价技术体系 极端气象海上风电爬坡预测平抑 海上风电井网宽频振荡风险防范 4.3海上风电并网宽频振荡风险防范 “双高”电力系统建设背景下，新能源大规模接入带来数Hz至数干Hz的新型振荡稳定问题。江苏海上风电及近区电网宽频振荡问题日益显现 4.3海上风电并网宽频振荡风险防范 国网公司科技进步一等奖：研发了首套超大规模电网电磁暂态级小干扰分析软件，角解决了含海量新能源的超大规模电网宽频振荡源“判不准”的难题。 4.3海上风电井网宽频振荡风险防范 为系统性解决新型电力系统宽频振荡问题，提出电网宽频振荡“风险评估一实时监测紧急控制”体系化防控方案 4.3海上风电并网宽频振荡风险防范 依托国网首批新型电力系统颠覆性技术项目，联合华北电力大学，研发了 4.3海上风电并网宽频振荡风险防范 口首台套应用示范 场站级监测：风电与SVG监测共用1套监测终端，部署于陆上升压站。精细化监测：风机全部监测需2套终端，部署于海上升压站；SVG监测需1套装置，部署于陆上升压站 汇报结束，谢谢！ 国网江苏电科院系统及新能源技术中心任必兴手机：13770886035邮箱：renbixing@126.com