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風電機組的虛擬慣量及一次調頻控制方法

2022-04-13 16:41:08
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關鍵詞: 新能源發電
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所屬領域:
新能源與節能環保
項目成果/簡介:

1. 痛點問題

目前,新能源場站不具備快速電網頻率調節能力,隨著新能源裝機容量的增加,電網的頻率穩定將面臨嚴峻挑戰,嚴重情況下會導致新能源機組限制出力,甚至大面積脫網,影響發電效率和電網安全。

新能源大規模并網時,電網運營商只對場站級特性提出明確要求。盡管新能源裝備在裝機前需通過嚴格的涉網型式實驗,但該實驗僅針對單機實施,多機之間缺乏協同,無法保證場站性能。新能源場站內的運行維護通常由新能源業主負責,然而受限于其技術水平,當前新能源場站的運行方式較為粗放,場站級控制僅根據調度要求完成功率指令下發等功能,多機組之間缺乏有效協同。在實際運行過程中,未有效挖掘多機協同潛力,導致效率難以進一步提升,且由于多機之間的相互干擾而時常發生非故障脫網現象。

2. 解決方案

基于新能源場站級和設備級調頻模塊,構建新能源多機智能化功率協同控制系統,采用集中式協同-分布式自主的控制方式實現新能源場站的快速調頻控制,使新能源場站滿足電網的調頻要求,提高供電可靠性和發電效率。

合作需求

產品的應用領域:風電/光伏新能源場站;

產品的目標客戶:快速調頻模塊的用戶主要是電站運營企業和部分逆變器、變流器企業;加裝快速調頻模塊逆變器的客戶是電站投資企業、光伏EPC企業,和風機/光伏整機廠商。

應用范圍:

風電/光伏新能源場站;

項目階段:

公司擬通過股東支持開發新能源電站示范項目,一方面示范產品,一方面獲利補充公司運營資金;公司核心產品獲得批量運行和推廣后,可以獲得盈余資金,同步進行募資,快速擴大公司規模和市場份額。

效益分析:

本專利技術產品的主要競爭對手是國電南瑞公司,他們開發了風電/光伏快速調頻設備,目前處于示范運行階段,與專利技術不同,其技術路線主要采用改造現有場站的通訊和控制模式,以提高控制速度,并不涉及底層設備的調頻控制和多設備之間的協同控制,因而其調頻控制效果不能保證、改造成本較高、功能受限。

此外,新能源裝備制造企業(如陽光電源、金風科技等)也會推進相似技術的研發,通過在所生產裝備中增加調頻模塊,實現快速調頻。但是這種方式需要捆綁其裝備,在新開發的新能源場站有較好的推廣前景。但一方面,我國新能源大規模開發已逾10余年,大量新能源機組進入運維和退休期,上述方案在應用于早期新能源裝備時成本過高,難以推廣;另一方面,目前新能源裝備制造企業的相關技術僅針對單機進行改造,并不具備多機快速協同功能,本項目團隊技術具有明顯優勢,已在國內部分光伏/風電場站得到應用驗證,技術成熟度較高,具有明顯技術和成本優勢。

國內市場:截止2021年,我國光伏并網裝機容量為3.06億千瓦,風電并網裝機容量為3.3億千瓦。根據目前的實際應用情況,光伏場站按照每MW場站安裝1臺快速調頻設備計算,風電場按照每5MW場站安裝1臺快速調頻設備計算,當前我國新能源快速調頻設備需求量為37.2萬臺。考慮到我國雙碳目標要求新能源裝機在現有基礎上翻一番,未來新能源快速調頻設備需求量為74.4萬臺。粗略計算,市場規模約為100億。

國際市場:截止2021年,我國新能源并網裝機容量約占全球的32%,可以粗略推算國際市場規模約為300億。

新興市場:新興市場集中在印度、巴西、越南等新能源政策較為明朗的國家,它們的新增市場規模約占全球新增市場的10%左右。

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