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风电并网:交流、常规直流问题多 柔性直流方是王道

2013-11-13 08:52
孤身万里游
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  “通俗地讲,在现有的电网中使用了柔性直流输电系统,相当于在电网中接入了一个阀门和电源,它不仅可以有效地控制其上面通过的电能,隔离电网故障的扩散,而且还能根据电网需求,自身快速、灵活、可调地发出或者吸收一部分能量。”中国电科院贺之渊博士介绍道,“这对优化电网的潮流分布,增强电网稳定性,提升电网的智能化和可控性,都具有一定的作用。”

  从技术上来说,柔性直流输电是以电压源换流器为核心的新一代直流输电技术,其采用最先进的电压源型换流器和全控器件,是常规直流输电技术的换代升级。相比于交流输电和常规直流输电,在传输能量的同时,还能灵活地调节与之相连的交流系统电压。具有可控性较好、运行方式灵活、适用场合多等显著优点。

  交流并网的技术瓶颈

  目前,使用交流并网是绝大多数风电场并网的选择。但是风电场通过交流并网目前普遍存在一些技术瓶颈:

  首先,使用交流并网需要风电场和所连接的交流系统必须严格保持频率同步,而风机对并网处交流母线电压波动较为敏感。现有运行经验表明,交流系统电压波动是风机退网的主要原因之一。

  其次,在交流系统发生故障的情况下,风电场的稳定运行往往需要在母线出线端加装无功补偿装置,从而提高风场的故障穿越能力。但这样一来加大了风电场投资,另外补偿装置对风机的最大风能捕捉及风机控制器本身,都有可能造成不利影响。

  常规直流输电存在问题

  常规直流需要所连交流系统提供换相电压,比较容易发生换相失败的故障,这对于风电场来说大大降低了其安全稳定运行的能力。

  常规直流在传输同样容量的功率时,比交流和柔性直流输电方案的占地面积要大得多(两倍以上),因此不适合风电场使用。

  常规直流在传输较小容量时,与交流和柔性直流输电相比单位造价较高,因此不适合用于风电场并网。

  对于风电场来说,当风力不够使得风机从系统中切除后,为给风电场处的负荷供电,系统将有限度地向风电场传输有功功率,这时可能需要无功补偿来保证系统稳定运行。而常规直流不具备发出无功的能力,且本身还需要大量的无功补偿装置,这同样会加大换流站的面积,因此不适合在风电场(尤其是海上风电场)使用。

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