專利名稱：用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的接入方式的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種新穎的用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的接 入方式的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著國(guó)家對(duì)新能源的重視，制定中長(zhǎng)期規(guī)劃，出臺(tái)激勵(lì)政策，我國(guó)風(fēng)電已進(jìn)入全新 的大規(guī)模發(fā)展階段。2008年，國(guó)家能源局已把發(fā)展風(fēng)電作為改善電源結(jié)構(gòu)的重要任務(wù)之一， 分別在內(nèi)蒙古、甘肅、新疆、河北和江蘇等風(fēng)能資源豐富地區(qū)開展了 6個(gè)千萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電基 地的規(guī)劃和建設(shè)工作。對(duì)于規(guī)模較小的并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)，大多以分布式電源的形式接入配電網(wǎng) 中，而對(duì)于大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)將會(huì)有一定的容量以高電壓等級(jí)接入輸電系統(tǒng)。如何使得規(guī)劃中 的大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)在電網(wǎng)中更好的被消納成為電網(wǎng)公司迫切需要解決的問(wèn)題。國(guó)家電網(wǎng)公司2009年2月頒布了《風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定)》(由中國(guó)電力科 學(xué)研究院編制)，本規(guī)定主要是提出風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的技術(shù)要求，包括對(duì)風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)后 有功、無(wú)功變化的要求、電能質(zhì)量等方面的要求，并沒(méi)有針對(duì)運(yùn)行的電網(wǎng)提出適宜的風(fēng)電場(chǎng) 接入方式。國(guó)內(nèi)外有部分文獻(xiàn)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)與系統(tǒng)的聯(lián)網(wǎng)方式(包括直流聯(lián)網(wǎng)和交流聯(lián)網(wǎng))進(jìn) 行了對(duì)比研究，還有很多文獻(xiàn)針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)后對(duì)電網(wǎng)的影響進(jìn)行了研究。但都沒(méi)有 結(jié)合電網(wǎng)情況，對(duì)具體的風(fēng)電場(chǎng)接入方式進(jìn)行過(guò)系統(tǒng)研究。江蘇省電網(wǎng)公司及江蘇省電網(wǎng)規(guī)劃研究中心在2008年8月編制了《江蘇省沿海 千萬(wàn)級(jí)風(fēng)電基地并網(wǎng)及輸電問(wèn)題的研究》報(bào)告，報(bào)告中對(duì)江蘇沿海風(fēng)電場(chǎng)的接入方案提出 了設(shè)想。首先根據(jù)地區(qū)變電站的規(guī)模，提出風(fēng)電場(chǎng)的接入電壓等級(jí)原則，然后再結(jié)合風(fēng)電場(chǎng) 的規(guī)劃情況(包括廠址、建設(shè)條件、容量大小)、電網(wǎng)送出條件及地區(qū)平衡情況，對(duì)江蘇沿海 風(fēng)電場(chǎng)提出接入系統(tǒng)方案設(shè)想。該方法僅從變電站規(guī)模直接提出風(fēng)電場(chǎng)接入電壓等級(jí)原 則，具有一定片面性，沒(méi)有考慮風(fēng)電場(chǎng)接入后對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響。風(fēng)電的間隙性、出力的多變化性及難以預(yù)測(cè)性，對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行及調(diào)度運(yùn)行都將 產(chǎn)生一定的影響，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)技術(shù)研究的目的就是為風(fēng)電場(chǎng)尋求一種技術(shù)、經(jīng)濟(jì)都相對(duì)較 優(yōu)的并網(wǎng)方案，從而保證風(fēng)電場(chǎng)能更好的在電網(wǎng)消納。

實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的諸多不足，本實(shí)用新型旨在提供一種新穎的用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的接 入方式的系統(tǒng)和方法。本實(shí)用新型可以基于風(fēng)電場(chǎng)與被接入電網(wǎng)的實(shí)際情況選擇較佳的接 入方式。特別是，本實(shí)用新型在選擇接入方式時(shí)還特別考慮到了被接入電網(wǎng)在被接入風(fēng)電 場(chǎng)時(shí)所引起的波動(dòng)。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)方面，提供了一種用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的接入方式的系統(tǒng)，包 括采集風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量的第一采集裝置；輸入裝置；計(jì)算裝置，與所述輸入裝置相連接 并根據(jù)從所述輸入裝置輸入的限制參數(shù)計(jì)算ΔΡ ；控制裝置，與所述計(jì)算裝置和所述第一 采集裝置相連接并根據(jù)所述ΔΡ和所述風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量確定允許被接入的電網(wǎng)的容量。[0008]根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在上述系統(tǒng)中，所述控制裝置根據(jù)所述風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量 選用較高電壓的母線或者較低電壓的母線連接所述風(fēng)電場(chǎng)與所述電網(wǎng)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，在上述系統(tǒng)中，當(dāng)所述風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述系統(tǒng)可 以進(jìn)一步包括采集各風(fēng)電場(chǎng)之間的集中度的第二采集裝置，連接到所述控制裝置，其中， 當(dāng)所述集中度較低時(shí)，所述控制裝置選擇分散式接入結(jié)構(gòu)，而當(dāng)所述集中度較高時(shí)，所述控 制裝置選擇集中式接入結(jié)構(gòu)。根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，上述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括采集所述電網(wǎng)的送出條件參數(shù) 的第三采集裝置，連接到所述控制裝置；其中，當(dāng)所述送出條件參數(shù)較高時(shí)，所述控制裝置 選擇分散式接入結(jié)構(gòu)，而當(dāng)所述送出條件參數(shù)較低時(shí)，所述控制裝置選擇集中式接入結(jié)構(gòu)。 根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，上述系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括采集所述電網(wǎng)的供電平衡參數(shù) 的第四采集裝置，連接到所述控制裝置；其中，當(dāng)所述供電平衡參數(shù)較高時(shí)，所述控制裝置 選用較高電壓的母線連接所述風(fēng)電場(chǎng)與所述電網(wǎng)，而當(dāng)所述供電平衡參數(shù)較低時(shí)，所述控 制裝置選用較低電壓的母線連接所述風(fēng)電場(chǎng)與所述電網(wǎng)。綜上，本實(shí)用新型可以針對(duì)不同的并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)選擇合理接入方式，為風(fēng)電場(chǎng)集中 地區(qū)的接入、供電、運(yùn)行等提供先導(dǎo)性參考意見(jiàn)。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)至少在于考慮了風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的影響和容量 限制、全面采集各種相關(guān)參數(shù)以幫助確定接入方式，從而能合理、高效地選擇合適的接入方 式。應(yīng)當(dāng)理解，本實(shí)用新型以上的一般性描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性和說(shuō)明性 的，并且旨在為如權(quán)利要求所述的本實(shí)用新型提供進(jìn)一步的解釋。

包括附圖是為提供對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步的理解，它們被收錄并構(gòu)成本申請(qǐng)的一部 分，附圖示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并與本說(shuō)明書一起起到解釋本實(shí)用新型原理的作用。 附圖中圖1示出了應(yīng)用根據(jù)本實(shí)用新型的用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的接入方式的系統(tǒng)的環(huán)境的 示意圖。圖2示意性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的接入方式的系統(tǒng)的結(jié) 構(gòu)。圖3示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的接入方式的方法的基本 流程圖。圖4A-4B和圖5A-5D示意性地示出了六種接入方式。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在將詳細(xì)參考附圖描述本實(shí)用新型的實(shí)施例?，F(xiàn)在將詳細(xì)參考本實(shí)用新型的優(yōu) 選實(shí)施例，其示例在附圖中示出。在任何可能的情況下，在所有附圖中將使用相同的標(biāo)記 來(lái)表示相同或相似的部分。此外，盡管本實(shí)用新型中所使用的術(shù)語(yǔ)是從公知公用的術(shù)語(yǔ)中 選擇的，但是本實(shí)用新型說(shuō)明書中所提及的一些術(shù)語(yǔ)可能是申請(qǐng)人按他或她的判斷來(lái)選擇 的，其詳細(xì)含義在本文的描述的相關(guān)部分中說(shuō)明。此外，要求不僅僅通過(guò)所使用的實(shí)際術(shù)語(yǔ)，而是還要通過(guò)每個(gè)術(shù)語(yǔ)所蘊(yùn)含的意義來(lái)理解本實(shí)用新型。圖1示出了本實(shí)用新型的系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境。本實(shí)用新型的系統(tǒng)102被置于風(fēng)電場(chǎng) 101-1 101-N和電網(wǎng)103之間，用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的合理的接入方式。圖2進(jìn)一步詳細(xì)地示出了圖1中的系統(tǒng)102的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如，如圖所示，該系統(tǒng) 102主要由第一到第四采集裝置201 204、輸入裝置205、計(jì)算裝置206和控制裝置207構(gòu) 成。對(duì)電力系統(tǒng)中的某一節(jié)點(diǎn)而言，風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量是在進(jìn)行風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)設(shè)計(jì)中比 較關(guān)心的一個(gè)問(wèn)題。根據(jù)本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例，第一采集裝置201采集風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī) 容量。用戶可以通過(guò)輸入裝置202輸入限制參數(shù)，例如該限制參數(shù)可以是根據(jù)本地電網(wǎng)的 設(shè)計(jì)規(guī)范所確定或者也可以根據(jù)用戶的需要而設(shè)定。上述限制參數(shù)將被傳遞到計(jì)算裝置 206，該計(jì)算裝置206可以基于該數(shù)據(jù)計(jì)算出ΔΡ(具體的計(jì)算方式將在以下詳細(xì)敘述)。最 后，該計(jì)算出的ΔΡ將連同先前采集的風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量一起被傳送到控制裝置207，該控 制裝置207可以依據(jù)接收到的這些信息來(lái)確定允許被接入的電網(wǎng)的容量。此外，較佳地，控 制裝置207還可以根據(jù)所述風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量選用較高電壓的母線或者較低電壓的母線 連接風(fēng)電場(chǎng)101與電網(wǎng)103。例如，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量約為60(MW量級(jí)時(shí)，控制裝置207優(yōu) 選35/110/220kV的母線；當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量約為800MW量級(jí)時(shí)，控制裝置207優(yōu)選500kV 的母線。特別是，Δ P可以基于以下等式計(jì)算得到tan Ψ = X/R等式 1其中，Ψ為電網(wǎng)阻抗角，R為電阻，X為電抗。Ssc = U2/ (R2+X2)1/2 等式 2其中，Ssc為風(fēng)電場(chǎng)接入節(jié)點(diǎn)的短路容量。在給定短路容量SSC后，則可根據(jù)上兩式求出不同阻抗角Ψ時(shí)的R和X。另外，風(fēng)電場(chǎng)接入節(jié)點(diǎn)的電壓波動(dòng)AU= (AP*R+AQ*X)/U(等式3) ； AQ = Δ P*tan (arccosa)(等式4)，其中a為風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)處的功率因數(shù)(一般為0. 98-1)，根據(jù)上 述等式可知，若再給定了 Δυ，則可得出ΔΡ。其中，ΔΡ是指有功功率變化量，AQ是指無(wú)功 功率變化量。其中，電壓波動(dòng)ΔU就是上述通過(guò)輸入裝置202輸入的限制參數(shù)。根據(jù)另一實(shí)施例，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)101的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，例如圖1所示的N個(gè)風(fēng)電場(chǎng)時(shí)， 第二采集裝置202將采集各風(fēng)電場(chǎng)之間的集中度(例如該集中度可以是各風(fēng)電場(chǎng)之間的平 均距離)，進(jìn)而將該集中度傳送到控制裝置207。該控制裝置207將依據(jù)集中度來(lái)選擇具體 的接入結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)集中度較低時(shí)優(yōu)選分散式接入結(jié)構(gòu)；當(dāng)集中度較高時(shí)優(yōu)選集中式接 入結(jié)構(gòu)。其中，圖4Α和4Β示意性地示出了分散式接入結(jié)構(gòu)，且圖5Α 5D示意性當(dāng)示出 了集中式接入結(jié)構(gòu)。具體地，以圖4Α和4Β為例，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)比較分散時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)分別以1-2 回線路各自接入電網(wǎng)。風(fēng)電場(chǎng)的容量不同，接入電網(wǎng)的電壓等級(jí)有所不同。以圖5Α為例， 在風(fēng)電場(chǎng)附近建設(shè)一個(gè)共用的220kV開關(guān)站，將某一區(qū)域的幾個(gè)風(fēng)電場(chǎng)集中接入開關(guān)站的 220kV母線，再一并以1-2回線路送到電網(wǎng)的1個(gè)220kV中心站。以圖5B為例，在風(fēng)電場(chǎng) 附近建設(shè)一個(gè)共用的220kV開關(guān)站，將某一區(qū)域的幾個(gè)風(fēng)電場(chǎng)集中接入開關(guān)站的220kV母 線，再一并通過(guò)220kV母線送到電網(wǎng)的2個(gè)220kV中心站。以圖5C為例，在風(fēng)電場(chǎng)附近建 設(shè)一個(gè)共用的500kV開關(guān)站(或220/500kV升壓變)，將某一區(qū)域的幾個(gè)風(fēng)電場(chǎng)集中接入開關(guān)站的500kV母線(或升壓變的220kV母線)，再一并通過(guò)500kV母線以1_2回線路送到 電網(wǎng)的1個(gè)500kV中心站。以圖5D為例，在風(fēng)電場(chǎng)附近建設(shè)一個(gè)共用的500kV開關(guān)站(或 220/500kV升壓變)，將某一區(qū)域的幾個(gè)風(fēng)電場(chǎng)集中接入開關(guān)站的500kV母線(或升壓變的 220kV母線)，再一并通過(guò)500kV母線送到電網(wǎng)的2個(gè)500kV中心站。以上各個(gè)接入方式均 有著各自的特點(diǎn)，具體采用哪種接入方式更合理與風(fēng)電場(chǎng)的容量、建設(shè)地點(diǎn)、建設(shè)時(shí)間及電 網(wǎng)送出條件、地區(qū)供電平衡情況均密切相關(guān)。根據(jù)另一實(shí)施例，第三采集裝置203將采集電網(wǎng)103的送出條件參數(shù)，電網(wǎng)的輸送 電壓水平、電網(wǎng)的輸送線路的負(fù)荷水平等等。該送出條件參數(shù)同樣被傳送到控制裝置207， 以便于其選擇具體的接入結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)送出條件參數(shù)較高(例如高于某一預(yù)設(shè)的閾值) 時(shí)，選擇分散式接入結(jié)構(gòu)，而當(dāng)送出條件參數(shù)較低(例如低于上述閾值)時(shí)，選擇集中式接 入結(jié)構(gòu)。根據(jù)另一實(shí)施例，第四采集裝置204采集電網(wǎng)103的供電平衡參數(shù)。該供電平衡 參數(shù)主要表征電網(wǎng)所存在的用電缺口?？刂蒲b置207可以根據(jù)該供電平衡參數(shù)來(lái)選擇不同 的母線。例如，當(dāng)供電平衡參數(shù)較高(例如高于某一預(yù)設(shè)的閾值)時(shí)，選用較高電壓的母線 (例如500kV的母線)連接風(fēng)電場(chǎng)101與電網(wǎng)103，而當(dāng)供電平衡參數(shù)較低(例如低于某一 預(yù)設(shè)的閾值)時(shí)，選用較低電壓的母線(例如35/110/220kV的母線)連接風(fēng)電場(chǎng)101與電 網(wǎng) 103。圖3示意性示出了根據(jù)本實(shí)用新型的用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的接入方式的方法的基本 流程圖。如圖3所示，該方法的基本步驟包括采集風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量(步驟301)；輸入限 制參數(shù)(步驟30 ；根據(jù)限制參數(shù)計(jì)算ΔΡ(步驟30 ；根據(jù)計(jì)算出的△ P和裝機(jī)容量確定 允許被接入的電網(wǎng)的容量(步驟304)。較佳地，在確定步驟304之后，該方法還可以包括當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量大于一閾 值時(shí)，選用較高電壓的母線連接風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)；當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量小于一閾值時(shí)，選用較 低電壓的母線連接風(fēng)電場(chǎng)與所述電網(wǎng)。較佳地，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，該方法可以進(jìn)一步包括采集各風(fēng)電場(chǎng)之間的 集中度；當(dāng)集中度較低時(shí)，選擇分散式接入結(jié)構(gòu)，而當(dāng)集中度較高時(shí)，選擇集中式接入結(jié)構(gòu)。較佳地，該方法可以進(jìn)一步包括采集電網(wǎng)的送出條件參數(shù)；當(dāng)送出條件參數(shù)較 高時(shí)，選擇分散式接入結(jié)構(gòu)，而當(dāng)送出條件參數(shù)較低時(shí)，選擇集中式接入結(jié)構(gòu)。較佳地，該方法可以進(jìn)一步包括采集電網(wǎng)的供電平衡參數(shù)；當(dāng)供電平衡參數(shù)較 高時(shí)，選用較高電壓的母線連接風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)，而當(dāng)供電平衡參數(shù)較低時(shí)，選用較低電壓的 母線連接風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)。這些方法步驟的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明可以參考以上說(shuō)明書中對(duì)本實(shí)用新型的 系統(tǒng)的相應(yīng)描述。本領(lǐng)域技術(shù)人員可顯見(jiàn)，可對(duì)本實(shí)用新型的上述示例性實(shí)施例進(jìn)行各種修改和變 型而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。因此，旨在使本實(shí)用新型覆蓋落在所附權(quán)利要求書 及其等效技術(shù)方案范圍內(nèi)的對(duì)本實(shí)用新型的修改和變型。
權(quán)利要求1.一種用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的接入方式的系統(tǒng)，包括 采集風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量的第一采集裝置；輸入裝置；計(jì)算裝置，與所述輸入裝置相連接并根據(jù)從所述輸入裝置輸入的限制參數(shù)計(jì)算ΔP ； 控制裝置，與所述計(jì)算裝置和所述第一采集裝置相連接并根據(jù)所述△ P和所述風(fēng)電場(chǎng) 的裝機(jī)容量確定允許被接入的電網(wǎng)的容量。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)量為多個(gè)時(shí)，所述系統(tǒng)進(jìn) 一步包括采集各風(fēng)電場(chǎng)之間的集中度的第二采集裝置，連接到所述控制裝置。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括采集所述電網(wǎng)的送出條件參數(shù)的第三采集裝置，連接到所述控制裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括采集所述電網(wǎng)的供電平衡參數(shù)的第四采集裝置，連接到所述控制裝置。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種用于選擇風(fēng)電場(chǎng)的接入方式的系統(tǒng)，包括采集風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量的第一采集裝置；輸入裝置；計(jì)算裝置，與所述輸入裝置相連接并根據(jù)從所述輸入裝置輸入的限制參數(shù)計(jì)算ΔP；控制裝置，與所述計(jì)算裝置和所述第一采集裝置相連接并根據(jù)所述ΔP和所述風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量確定允許被接入的電網(wǎng)的容量。本實(shí)用新型可以針對(duì)不同的并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)選擇合理接入方式。
文檔編號(hào)H02J3/38GK201868895SQ20102026657
公開日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2010年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月22日
發(fā)明者史大軍, 朱忠烈, 馬則良, 鮑愛(ài)霞 申請(qǐng)人:中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華東電力設(shè)計(jì)院, 華東電網(wǎng)有限公司