风电场接入电力系统技术规定

　　前言
　　本标准根据国家标准化管理委员会下达的国标委综合【2009】93号《2009年第二批国家标准计划项目》标准计划修订。
　　本标准与能源行业标准《大型风电场并网设计技术规范》共同规定了风电场并网的相关技术要求，能源行业标准规定了大型风电场并网的设计技术要求，本标准规定了风电场并网的通用技术要求。
　　本标准规定了对通过110(66)kV及以上电压等级线路与电力系统连接的新建或扩建风电场的技术要求。
　　本标准实施后代替GB/Z19963-2005。
　　本标准由全国电力监管标准化技术委员会提出并归口。
　　本标准主要起草单位：中国电力科学研究院。
　　本标准参加编写单位：龙源电力集团股份有限公司，南方电网技术研究中心，中国电力工程顾问集团公司。
　　本标准主要起草人：王伟胜，迟永宁，戴慧珠，赵海翔，石文辉，李琰，李庆，张博，范子超，陆志刚，胡玉峰，陈建斌，张琳，韩小琪。
　　风电场接入电力系统技术规定
　　1、范围
　　本标准规定了风电场接入电力系统的技术要求。
　　本标准适用于通过110(66)kV及以上电压等级线路与电力系统连接的新建或扩建风电场。
　　对于通过其他电压等级与电力系统连接的风电场，可参照执行。
　　2、规范性引用文件
　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
　　GB/T12325-2008电能质量供电电压偏差
　　GB/T12326-2008电能质量电压波动和闪变
　　GB/T14549-1993电能质量公用电网谐波
　　GB/T15945-2008电能质量电力系统频率偏差
　　GB/T15543-2008电能质量三相电压不平衡
　　GB/T20320-2006风力发电机组电能质量测量和评估方法
　　DL755-2001电力系统安全稳定导则
　　DL/T1040-2007电网运行准则
　　SD325-1989电力系统电压和无功电力技术导则
　　3、术语和定义
　　下列术语和定义适应于本文件。
　　4、风电机组windturbinegeneratorsystem;WTGS
　　将风的动能转换为电能的系统。
　　5、风电场windfarm;windpowerplant
　　由一批风电机组或风电机组群(包括机组单元变压器)、汇集线路、主升压变压器及其他设备组成的发电站。
　　6、风电场并网点pointofconnectionofwindfarm
　　风电场升压站高压侧母线或节点。
　　7、公共连接点pointofcommoncoupling
　　风电场并网点和公共电网连接的第一落点。
　　8、风电场有功功率activepowerofwindfarm
　　风电场输入到并网点的有功功率。
　　9、风电场无功功率reactivepowerofwindfarm
　　风电场输入到并网点的无功功率。
　　10、有功功率变化activepowerchange
　　一定时间间隔内，风电场有功功率最大值与最小值之差(本标准规定了1min及10min有功功率变化)。
　　11、风电机组低电压穿越lowvoltageridethroughofwindturbines
　　当电力系统事故或扰动引起电压跌落时，在一定的电压跌落范围和时间间隔内，风电机组能够保证不脱网连续运行。
　　12、风电场接入系统
　　风电场接入电网基本要求应符合下列要求：
　　a)对于已经取得政府核准的风电场开发项目，电网部门要加快电网建设，保证配套送出工程和风电场项目同步建成投产。
　　b)为便于风电场的运行管理与控制，简化系统接线，风电场到系统公共连接点的送出线路可不必满足“N-1”要求。
　　13、风电场有功功率
　　风电场并网运行后，有义务依据《节能发电调度办法》规定的原则，按照调度指令参与电力系统的调频、调峰和备用。
　　14、基本要求
　　风电场应配置有功功率控制系统，具备有功功率调节能力并符合下列要求：
　　a)风电场有功功率具有在场内所有运行机组总额定出力的20%～实际运行点(最大为100%)的范围内连续平滑调节的能力，并利用在此变化区间内的调节能力参与系统有功功率控制。
　　b)接收并自动执行调度部门发送的有功功率及有功功率变化的控制指令，确保风电场有功功率及有功功率变化按照调度部门的给定值运行。
　　15、有功功率变化
　　风电场有功功率变化包括1min有功功率变化和10min有功功率变化。在风电场并网以及风速增长过程中，风电场有功功率变化应当满足电力系统安全稳定运行的要求，其限值应根据所接入电力系统的频率调节特性，由电力系统调度部门确定。风电场有功功率变化限值的推荐值可参考表1，该要求也适用于风电场的正常停机。允许出现因风速降低或风速超出切出风速而引起的风电场有功功率变化超出有功功率变化最大限值的情况。

　　表1风电场有功功率变化最大限值

　　16、紧急控制
　　在电力系统事故或紧急情况下，风电场应根据电力系统调度部门的指令快速控制其输出的有功功率，必要时可通过安全自动装置快速自动降低风电场有功功率或切除风电场;此时风电场有功功率变化可超出调度部门规定的有功功率变化最大限值。紧急控制功能应符合下列要求：
　　a)电力系统事故或特殊运行方式下要求降低风电场有功功率，以防止输电设备过载，确保电力系统稳定运行。
　　b)当电力系统频率高于50.2Hz时，按照电力系统调度部门指令降低风电场有功功率，严重情况下切除整个风电场。
　　c)在电力系统事故或紧急情况下，若风电场的运行危及电力系统安全稳定，允许电力系统调度部门暂时将风电场切除。
　　d)事故处理完毕，电力系统恢复正常运行状态后，电力系统调度部门应允许风电场尽快并网运行。
　　17、风电场功率预测
　　风电场应配置风电功率预测系统，系统具有0～48h短期风电功率预测以及15min～4h超短期风电功率预测功能。功率预测应符合下列要求：
　　a)风电场每15min自动向电力系统调度部门滚动上报未来15min～4h的风电场发电功率预测曲线，预测值的时间分辨率为15min。
　　b)风电场每天按照电力系统调度部门规定的时间上报次日0～24时风电场发电功率预测曲线，预测值的时间分辨率为15min。
　　c)风电场并网运行前需完成功率预测系统的安装调试。
　　18、风电场无功容量
　　19、无功电源
　　无功电源应符合下列要求：
　　a)风电场的无功电源包括风电机组及风电场无功补偿装置。
　　b)风电场要充分利用风电机组的无功容量及其调节能力;当风电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要时，应在风电场集中加装适当容量的无功补偿装置，必要时加装动态无功补偿装置。
　　20、无功容量配置
　　风电场的无功容量应按照分(电压)层和分(电)区基本平衡的原则进行配置，并满足检修备用要求。无功容量配置应符合下列要求：
　　a)对于直接接入公共电网的风电场，其配置的容性无功容量能够补偿风电场满发时汇集线路、主变压器的感性无功及风电场送出线路的一半感性无功之和，其配置的感性无功容量能够补偿风电场送出线路的一半充电无功功率。
　　b)对于通过220kV(或330kV)风电汇集系统升压至500kV(或750kV)电压等级接入公共电网的风电场群中的风电场，其配置的容性无功容量能够补偿风电场满发时汇集线路、主变压器的感性无功及风电场送出线路的全部感性无功之和，其配置的感性无功容量能够补偿风电场送出线路的全部充电无功功率。
　　c)风电场配置的无功装置类型及其容量范围应结合风电场实际接入情况，通过风电场接入电力系统无功电压专题研究来确定。
　　21、风电场电压控制
　　电压控制应符合下列要求：
　　a)风电场应配置无功电压控制系统，具备无功功率及电压控制能力。根据电力系统调度部门指令，风电场自动调节其发出(或吸收)的无功功率，实现对并网点电压的控制，其调节速度和控制精度应能满足电力系统电压调节的要求。
　　b)当公共电网电压处于正常范围内时，风电场应当能够控制风电场并网点电压在额定电压的97%～107%范围内。
　　c)风电场变电站的主变压器应采用有载调压变压器，通过调整变电站主变压器分接头控制场内电压，确保场内风电机组正常运行。
　　22、风电场低电压穿越
　　23、基本要求
　　对于风电装机容量占电源总容量比例大于5%的省(自治区)级电力系统，其电力系统区域内新增运行的风电场应具有低电压穿越能力。风电场的低电压穿越要求应符合图1及下列规定：
　　图1风电场低电压穿越要求
　　a)风电场并网点电压跌至20%额定电压时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行625ms;
　　b)风电场并网点电压在发生跌落后2s内能够恢复到额定电压的90%时，风电场内的风电机组能够保证不脱网连续运行。
　　24、故障类型
　　电力系统发生不同类型故障时，对风电场低电压穿越的要求如下：
　　a)当电力系统发生三相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点线电压在图1中电压轮廓线及以上的区域内时，风电机组必须保证不脱网连续运行;风电场并网点任意线电压低于或部分低于图1中电压轮廓线时，允许风电机组切出。
　　b)当电力系统发生两相短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点线电压在图1中电压轮廓线及以上的区域内时，风电机组必须保证不脱网连续运行;风电场并网点任意线电压低于或部分低于图1中电压轮廓线时，允许风电机组切出。
　　c)当电力系统发生单相接地短路故障引起并网点电压跌落时，风电场并网点相电压在图1中电压轮廓线及以上的区域内时，风电机组必须保证不脱网连续运行;风电场并网点任意相电压低于或部分低于图1中电压轮廓线时，允许风电机组切出。
　　25、有功恢复
　　对电力系统故障期间没有切出的风电场，其有功功率在故障清除后应快速恢复，自故障清除时刻开始，以至少10%额定功率/秒的功率变化率恢复至故障前的值。
　　26、动态无功支撑能力
　　对于总装机容量在百万千瓦以上风电基地内的风电场，在低电压穿越过程中应具有下列动态无功支撑能力：
　　a)电力系统发生三相短路故障引起电压跌落，当风电场并网点电压处于额定电压的20%～90%区间内时，风电场通过注入无功电流支撑电压恢复;自电压跌落出现的时刻起，该动态无功电流控制的响应时间不大于80ms，并能持续600ms的时间。
　　b)风电场注入电力系统的动态无功电流为：2×(0.9-UT)IN，(0.2≤UT≤0.9)，其中，IN为风电场的额定电流，UT为故障期间并网点电压标幺值。
　　27、其他
　　对于本规定中未涉及的其他情况，风电场是否需要具备低电压穿越能力，可由电力系统调度部门与风电场协商或通过风电场低电压穿越专题研究确定。
　　28、风电场运行适应性
　　29、电压范围
　　电压适应范围应符合下列要求：
　　a)当风电场并网点电压在额定电压的90%～110%之间时，风电机组应能正常运行;当风电场并网点电压超过额定电压的110%时，风电场的运行状态由风电机组的性能确定。
　　b)当风电场并网点的闪变值满足国家标准GB/T12326—2008《电能质量电压波动和闪变》、谐波值满足国家标准GB/T14549—1993《电能质量公用电网谐波》、三相电压不平衡度满足国家标准GB/T15543—2008《电能质量三相电压不平衡》的规定时，风电场内的风电机组应能正常运行。
　　30、频率范围
　　风电场应在表2所示电力系统频率范围内按规定运行：
　　表2风电场在不同电力系统频率范围内的运行规定
　　电力系统频率范围要求
　　低于48Hz根据风电场内风电机组允许运行的最低频率而定。
　　48Hz～49.5Hz每次频率低于49.5Hz时要求风电场具有至少运行30min的能力。
　　49.5Hz～50.2Hz连续运行。
　　高于50.2Hz每次频率高于50.2Hz时，要求风电场具有至少运行5min的能力，并执行电力系统调度部门下达的降低出力或高周切机策略，不允许停机状态的风电机组并网。
　　31、风电场电能质量
　　32、电压偏差
　　风电场接入电力系统后，并网点的电压正、负偏差的绝对值之和不超过额定电压的10%，默认的电压偏差为额定电压的-3%～+7%。
　　33、闪变
　　风电场所接入的公共连接点的闪变干扰值应满足GB/T12326—2008《电能质量电压波动和闪变》的要求，其中风电场引起的长时间闪变值按照风电场装机容量与公共连接点上的干扰源总容量之比进行分配。
　　34、谐波
　　风电场所接入的公共连接点的谐波注入电流应满足GB/T14549—1993《电能质量公用电网谐波》的要求，其中风电场向电力系统注入的谐波电流允许值按照风电场装机容量与公共连接点上具有谐波源的发/供电设备总容量之比进行分配。
　　35、监测与治理
　　风电场应配置电能质量监测设备，以实时监测风电场电能质量指标是否满足要求;若不满足要求，风电场需安装电能质量治理设备，以确保风电场合格的电能质量。
　　36、风电场仿真模型和参数
　　37、风电场仿真模型
　　风电场开发商应提供可用于电力系统仿真计算的风电机组、风电场汇集线路及风电机组/风电场控制系统模型及参数，用于风电场接入电力系统的规划设计及调度运行。
　　38、参数变化
　　风电场应跟踪其各个元件模型和参数的变化情况，并随时将最新情况反馈给电力系统调度部门。
　　39、风电场二次部分
　　40、基本要求
　　风电场的二次设备及系统应符合电力系统二次部分技术规范、电力系统二次部分安全防护要求及相关设计规程。
　　风电场与电力系统调度部门之间的通信方式、传输通道和信息传输由电力系统调度部门作出规定，包括提供遥测信号、遥信信号、遥控信号、遥调信号以及其他安全自动装置的信号，提供信号的方式和实时性要求等。
　　41、正常运行信号
　　在正常运行情况下，风电场向电力系统调度部门提供的信号包括：
　　a)单个风电机组运行状态;
　　b)风电场实际运行机组数量和型号;
　　c)风电场并网点电压;
　　d)风电场高压侧出线的有功功率、无功功率、电流;
　　e)高压断路器和隔离开关的位置;
　　42、风电场继电保护及安全自动装置
　　继电保护及安全自动装置应符合下列要求：
　　a)风电场相关继电保护、安全自动装置以及二次回路的设计、安装应满足电力系统有关规定和反事故措施的要求。
　　b)对并网线路，一般情况下仅在系统侧配置分段式相间、接地故障保护，有特殊要求时，可配置纵联电流差动保护。
　　c)风电场变电站应配备故障录波设备，该设备应具有足够的记录通道并能够记录故障前10s到故障后60s的情况，并配备至电力系统调度部门的数据传输通道。
　　43、风电场调度自动化
　　风电场调度自动化应符合下列要求：
　　a)风电场应配备计算机监控系统(或RTU)、电能量远方终端设备、二次系统安全防护设备、调度数据网络接入设备等，并满足电网公司电力系统二次系统设备技术管理规范要求。
　　b)风电场调度自动化系统远动信息采集范围按电网公司调度自动化EMS系统远动信息接入规定的要求接入信息量。
　　c)风电场电能计量点(关口)应设在风电场与电网的产权分界处，计量装置配置应按电网公司关口电能计量装置技术管理规范要求。
　　d)风电场调度自动化、电能量信息传输宜采用主/备信道的通信方式，直送电力系统调度部门。
　　e)风电场调度管辖设备供电电源应采用不间断电源装置(UPS)或站内直流电源系统供电，UPS电源在交流供电电源消失后，其带负荷运行时间应大于40min。
　　f)对于接入220kV及以上电压等级的风电场应配置PMU系统，保证其自动化专业调度管辖设备和继电保护设备等采用与电力系统调度部门统一的卫星对时系统。
　　g)风电场二次系统安全防护应符合国家电力监管部门和电网运行部门的相关规定。
　　44、风电场通信
　　风电场通信应符合下列要求：
　　a)风电场应具备两条路由通道，其中至少有一条光缆通道。
　　b)风电场与电力系统直接连接的通信设备如光纤传输设备、PCM终端设备、调度程控交换机、数据通信网、通信监测等设备需具有与系统接入端设备一致的接口与协议。
　　c)风电场内的通信设备配置按相关的设计规程执行。
　　45、风电场接入系统测试
　　46、基本要求
　　接入系统测试应符合下列要求：
　　a)当接入同一并网点的风电场装机容量超过40MW时，需要向电力系统调度部门提供风电场接入电力系统测试报告;累计新增装机容量超过40MW，需要重新提交测试报告。
　　b)风电场在申请接入电力系统测试前需向电力系统调度部门提供风电机组及风电场的模型、参数、特性和控制系统特性等资料。
　　c)风电场接入电力系统测试由具备相应资质的机构进行，并在测试前30日将测试方案报所接入地区的电力系统调度部门备案。
　　d)风电场应当在全部机组并网调试运行后6个月内向电力系统调度部门提供有关风电场运行特性的测试报告。
　　47、测试内容
　　测试内容应符合下列要求：
　　a)风电场有功/无功控制能力测试。
　　b)电能质量测试，包含闪变与谐波。
　　c)风电机组低电压穿越能力测试在机组型式试验中完成;在风电场接入系统阶段进行基于仿真的风电场低电压穿越能力验证。
　　d)风电场电压、频率适应性测试。
　　来源：国家标准化管理委员会