會議直播 | 遠景能源智能風機解決方案負責人張軒：解讀風機大規模并網解決方案

2017-12-22 15:03:32 來源:電力頭條APP 　點擊量：評論 (0)

12月21-22日，由中國可再生能源學會風能專業委員會舉辦的第二屆風電設備質量與可靠性論壇在北京裕龍國際酒店隆重召開。會議從全球風電發展歷程、設備全生命周期以及機組和風電場的全系統三個維度全面梳理和解析可

12月21-22日，由中國可再生能源學會風能專業委員會舉辦的第二屆風電設備質量與可靠性論壇在北京裕龍國際酒店隆重召開。會議從全球風電發展歷程、設備全生命周期以及機組和風電場的全系統三個維度全面梳理和解析可靠性問題，并就最突出的矛盾和共性的系統問題探索解決方案。

遠景能源智能風機解決方案負責人張軒主題演講《TBD》

以下為發言實錄：

各位領導、各位專家、各位朋友大家上午好。今天的主題就是我們的風機，或者新能源行業，尤其是電力電子設備接入容量越來越多的情況下，會對電網造成什么沖擊，以及我們的認識還有解決方案是什么，所以我主要是針對風電行業，關于我們最近在學術界比較人們的問題，我們是怎么分析的，怎么解決的。

分成三個部分來講我的專題報告，一個先給大家有一個感性的認識，加入風電，光伏之后危害是什么，第二跟大家討論一下機理是什么，第三個我們遠景能源方案都有哪些。首先我先講第一部分，大家可以看到，在最開始的時候，還沒有到風機，最開始電力系統對次同步振蕩有一個定義，我們都知道，頻率就是50赫茲電網的頻率，美國60赫茲，引發振蕩的時候有50核子、20赫茲。這是當時1970年的時候，美國火電廠發生了問題所以那個時候他們就開始研究，到了21世紀的時候，新能源大規模介入。本來在美國搞的差不多了，結果在21世紀新能源介入之后，又出現了一些問題。

咱們看一下他的幾次事故，1970年的時候和新能源沒什么關系，在美國有一個電場，產生了次同步振蕩問題。搞火電的大家應該知道，里面有很長的軸，軸除了發電機帶動的之外，還有高速軸、中速軸、低速軸。除了50赫茲之外會有其他的頻率，會產生扭振，軸會產生損害，這就是非常大的事故了，發電機就必須停機了。結果到2009年的時候，這個時候跟風廠有關了。從電路分析來看，振蕩導致大規模風機的脫網。接下來我國有兩個安全生產事故，一個2012年，一個2015年，我們平時也往現場跑，實際上小的振蕩沒有引起重視，如果說我們真的研究這行的話，會發現很多時候是振蕩引起的。

現在風電和光伏，有了振蕩之后，就會產生大規模的脫網，而且還會導致本身原有的發電設備產生故障，最終導致電網的安全事故。這就是一個案例，風電廠原來在這個地方，因為我之前因為咱們都是電力設備的專家，所以我有些東西講的比較具體，這兒我就比較淺的說一說，大家有什么問題可以問。本來這兒接了風電廠之后，有一個串聯器，電感剛好跟電容形成一個電路，正電阻的話抑制就會衰落，如果這個地方，在純電阻方向如果是負的話，就會有一個振蕩。當時產生了這樣一個機理，振蕩起來了，所有的風機全部脫網。

這是2015年新疆哈密地區，是非常重大的一個事故，當時也有很多國家的各個方面，當時都在做這方面事故的調查和分析。從電力電子角度，或者從風機的角度，這個風廠會產生什么呢，他的負阻抗特性由變頻器產生的，產生的頻率不光是有次同步振蕩的頻率，而且同時他和當時幾百千米之外的火力發電廠，他們的共振頻率是相同的，而且頻率這個東西和電壓幅度不一樣，電壓幅度比如我這兒有一個一百千伏的，過了多遠之后會衰減。這個就傳播了電壓，和他們的中速軸產生了共振，產生了共振之后，直接導致了當時電廠全部都停機了，還好他旁邊是有一個高壓輸電，帶有了保護系統。剛好帶了之后，僅是進行了停機，全部停機，但是對當時的火力發電機組沒有什么損害，他這兒有三個頻率，其中一個頻率是30赫茲，和中速軸是一樣的。

接下來，剛才給了大家一些例子，在這兒可以看出來，電網現在有一個新的運行環境，這個環境和以前不一樣了。上世紀70年代的時候，根本沒有什么新能源發電，那時候大家定義很簡單，就是50赫茲以下，他是轉軸，火力發電在某些情況下會產生負阻抗，負阻抗和電網進行分析的時候，就會發現總體來說會有一個不穩定。但是如果說我把這個去掉，用很多抑制裝置或者算法，現在都已經解決得很好了。

但是,到了新能源發電越來越多的時候，我們可以看到，大家還把那個東西叫次同步，實際上內涵已經發生變化了，我們就叫做50赫茲到100赫茲周圍的頻率范圍振蕩，如果細的分析，下面可以再討論。那個時候就和50赫茲沒有任何關系了，就是由變頻器里面的阻抗和電網的阻抗不匹配，所產生的振蕩問題。和他發電機本身是不是50赫茲完全沒有關系，可以從5赫茲到100赫茲隨意有飄移。

然后我們講一下次同步振蕩問題的機理，剛才已經對他的概念，還有他一些實例有一些認識。接下來我們看機理，我們這兒可以看到，這兒實際上是我們引用清華還有國外教授，包括我當時在美國的時候，一直在做這方面的研究，我們對這個方面的分析，大體的分析已經是比較清晰的，振蕩模式有三類，一個電力電子裝置之間，會有一個負阻抗的不匹配，當然也不一定真的說是負阻抗，提到負阻抗只能說是一種分析方法所產生的，你在這個分析方法下，你說這個詞大家就理解。但是從大的概念上來講的話，他就是電力電子裝置互相干擾所產生的。還有發電機和電網之間，有LC諧振。第三就是發電機的軸心扭振。

我給大家簡要的講一下，現在中國主流的就是雙倍風機和持續風機，我們分析的結論，他們的振蕩機理分別是什么，這是一個持續風廠，持續風機如果給他建模的時候，可以看到他在建模的過程中，在某些情況下可以實現負阻抗加電容的模式，在這樣的情況下，因為傳輸線本來是有感性的。負阻抗和電網，傳輸線肯定有負阻抗的，這兩個加起來之后然后來LC的濾波電路，這樣的電路，如果說風機本身負阻抗和傳輸線上的電阻之和如果還是負的話，這樣就會產生振蕩。這個時候就是兩個原因，一個和風廠規模有關，規模越大的話，負電阻效應越大，也和他的控制有關。這是一個振蕩模式，這個振蕩模式下，如果大家做分析的話，是在某一個焦點出就有一個振蕩頻率。

如果我分析電網和風機，風廠之間振蕩匹配的話，你會發現他有好幾個點的交疊，他就會產生多個振蕩頻率。因為他這種振蕩頻率，如果大家看就會知道，假如說出現20赫茲振蕩的話，又把振蕩頻率進行了翻倍，因為他振蕩頻率比較多的，某一個振蕩頻率下，和火力發電機產生共振的話，就會有問題。但是他的振蕩是比較單一的，他就是電容器主導的，風機葉輪也好，發電機也好，都是通過變頻器進行的。