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风电快速调频控制理论与关键技术及规模化应用

发布时间: 2022-09-01

来源: 科技服务团

基本信息

合作方式： 技术服务
成果类型： 发明专利
行业领域：
电力、热力、燃气及水生产和供应业,电力、热力生产和供应业
成果介绍
风电大规模开发利用是践行“碳中和”国家重大战略的关键举措。传统风电并不具备惯量响应和一次调频等两大快速调频功能，严重危及电网运行安全。快速调频是风电大规模开发利用的急需。 惯量响应的快速性与一次调频的精准性是电网和发电企业对功率调控系统革新的迫切需求，但面临三大难题：1）风机类型多、工况多变，调频能力量化难、控制规律不清；2）惯量快速响应增加了风机载荷，威胁机组安全；3）风场内机组多、分布广、工况各异，一次调频多机协调难、发电损失大。经过11年攻关，本项目围绕风电快速调频，取得了集理论、技术、装备和标准于一体的系列成果，得到国际权威专家高度认可。获国际专利7项，中国发明专利29项，软著7项，出版专著2部，发表论文34篇，创立国际首个可再生能源并网技术委员会IEC SC8A，制订多项国际和国家标准，填补了国内外风电标准中快速调频的空白。
成果亮点
1.针对风电快速调频能力量化评估的难题，建立了多类型风机全工况调频动力学模型，揭示了调频能力随工况变化的时变特性，首创了风机快速调频能力定量评估方法，为快速调频奠定了理论基础。 2.针对载荷约束下风机惯量快速响应难题，提出了风机全工况调频载荷优化控制方法，发明了基于卡尔曼滤波与曲线重构的惯量控制技术，实现了风机快速惯量响应且保障了机组运行安全。 3.针对风场一次调频多机协调精准响应难题，提出了不同工况下风机超/减载协调备用技术，发明了基于多变量熵值加权的风场一次调频控制方法，优化了多机调频指令分配，实现了风场精准一次调频，兼顾经济性。
团队介绍
经过11年攻关，本项目围绕风电快速调频，取得了集理论、技术、装备和标准于一体的系列成果，得到国际权威专家高度认可。获国际专利7项，中国发明专利29项，软著7项，出版专著2部，发表论文34篇，创立国际首个可再生能源并网技术委员会IEC SC8A，制订多项国际和国家标准，填补了国内外风电标准中快速调频的空白。
成果资料
产业化落地方案
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成果综合评价报告

评价单位：“科创中国”新型电力系统装备产业科技服务团 (中国电工技术学会) 评价时间：2022-09-05

夏长亮

天津工业大学

校长/ 中国工程院院士

综合评价

研制出具备快速调频的2MW以上风机变流器、主控系统及百兆瓦风电场能量管理系统三大系列国际首台（套）核心装备,在我国31个省规模化应用。经鉴定“项目成果是构建以新能源为主体的新型电力系统、实现‘碳达峰，碳中和’不可或缺的一项关键技术，整体达到国际领先水平”，引领了风电快速频率控制技术及核心装备跨越式发展。
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