什么是低電壓穿越?業內人士如此比喻:這就好比在電網這條高速公路上,行駛中的風電遇到公路流量大幅波動或路障時,不是選擇迅速靠邊停車,引起交通混亂,而是開辟一個窄的通道,以保障公路有效通行。“風電不像火電能24小時、365天持續穩定在一個功率發電,風大的時候發電量就大,風小的時候基本不發電,發電功率完全取決于風力。”國電聯合動力技術(保定)有限公司技術部副經理井延偉表示,正是由于風電這種不可控性和反調峰性,給電網調峰、調頻和調壓,保障電網安全帶來了很大挑戰。目前國內風電整機制造企業多達70余家,但是關鍵核心技術仍掌握在少數外國公司手中,國內自主研發相對滯后。
突破
并網電壓跌落到零時,風機設備能堅持200毫秒不脫網
“這就是電器控制柜,它是風電機組的控制系統,相當于人的‘大腦’。”6月26日,在國電聯合動力技術(保定)有限公司整機生產車間,工作人員指著一個將近兩米高的柜子說:“控制系統具備零電壓穿越能力,可以使機組具有良好的電網適應性。在并網電壓跌落到零時,風機設備能堅持200毫秒不脫網。”
200毫秒能干什么?甚至來不及眨一下眼,時間短到幾乎可以忽略不計。然而,“這可是‘救命’的200毫秒,是世界上對風電機組最嚴苛的要求。”王洪斌說,“奪”來的200毫秒能給電網贏得足夠的時間進行電力平衡,避免大面積停電事故的發生,可以極大提高電網的安全穩定性。
從2009年在行業內首先提出“電網友好型風力發電機組”概念并進入自主研發階段,在基本沒有任何技術參照的情況下,兩年多時間里,重點實驗室通過成百上千次實驗進行摸索,先后完成包括控制系統響應時間、控制策略、整體可靠性等多項風電接納能力及運行規律研究報告。“技術核心是在并網點電壓跌落時,風機能夠保持甚至向電網提供一定的無功功率,支持電網恢復。”井延偉解釋,風力發電機的主控系統、變頻器和變槳系統均連接設有UPS電源和相關裝置。零電壓穿越狀態啟動后,由UPS電源供電,由變流器的發電機轉子控制單元向電網發送無功補償;在電網電壓返回到正常工作電壓之后,零電壓穿越模式會關閉,風力發電機的有功功率增加到設定值。
“僅僅五分之一秒,卻含義深遠。”王洪斌表示,零電壓技術的突破,是我國風機設備低電壓穿越技術的里程碑式進步。
機遇
國產風機具備國際標準,拿到進入歐美國家準入證
“截至5月底,6臺出口到美國的1.5MW近海風機已經成功發電600多萬度,未發生一起脫網事故。”近日,來自美國方面的這一反饋令井延偉感到欣慰。自去年6月8日從保定起運,作為我國首批出口到美國的近海風機,井延偉一直密切關注這一檢驗他們零電壓穿越技術成果的真正實踐。“目前美國業主對此高度評價,預計有望迎來后續訂單。”