中欧风电规程有功和无功控制的比较研究.pdf

第３９卷第１５期２０１１年８月１日电力系统保护与控制ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｖ０ｌ－３９ＮＯ．１５Ａｕｇ．１，２０１１中欧风电规程有功和无功控制的比较研究张勇，郭培源，陈浩军（１．北京工商大学计算机与信息工程学院，北京１０００３７；２．北京航天试验技术研究所，北京１０００３７）摘要：针对中国国家电网的风电场接入电网技术规定（修订版）和欧盟主要风电强国的相关电网接入规范中关于有功／频率控制和无功／电压控制的内容做出详细的比较，探讨造成这些不同规范间差异的主要原因，并对今后技术规定可能的变化趋势做出预测。通过比较发现，不同电网规程的有功和无功控制要求，除了和风电机组的技术水平相关外，还和接入电网的短路容量密切相关；此外，接入电网的风电场容量越大，风电场接入电网的电压等级越高，要求的功率因数运行范围也越宽，对相应的无功调节能力也要求越高。在风电比重不断增加的背景下，本研究对我国电网的调度、运行和风电设备的开发有一定参考价值。关键词：电网规程；风电场；有功控制；无功控制；电压控制ＣｏｍｐａｒａｔｉｖｅｓｔｕｄｙｏｆａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｂｅｔｗｅｅｎｗｉｎｄｐｏｗｅｒｃｏｄｅｓｉｎＣｈｉｎａａｎｄＥＵＺＨＡＮＧＹｏｎｇ，ＧＵＯＰｅｉ．ｙｕａｎ，ＣＨＥＮＨａｏ－ｊｕｎ２（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＢｅｉｊｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＢｕｓｉｎｅｓｓＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００３７，Ｃｈｉｎａ；２．ＢｅｒｉｎｇＳｐａｃｅＴｅｓｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｒｉｎｇ１０００３７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＡｓｔｕｄｙｏｎｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｌａｔｅｓｔｇｒｉｄｃｏｄｅｆｏｒｗｉｎｄｆａｒｍｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＣｈｉｎａａｎｄｓｏｍｅＥＵｃｏｕｎｔｒｉｅｓａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅｓｅｇｒｉｄｃｏｄｅｓｉｎｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｆｆｆｆｅｑｕｅｎｃｙｃｏｎｔｒｏｌ，ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒ／ｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌａｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ．Ｔｈｅｍａｉｎｃａｕｓｅｓｏｆｔｈｅｓｅｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓａｒｅｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄａｎｄｔｈｅａｕｔｈｏｒｔｒｉｅｓｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｆｕｔｕｒｅｔｒｅｎｄｏｆｒｅｇｕｌａｔｉｏｎｓ．Ｉｔｃｏｕｌｄｂｅｃｏｎｃｌｕｄｅｄｆｒｏｍｔｈｅｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔｈａｔｔｈｅａｃｔｉｖｅａｎｄｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｖａｒｙｇｒｅａｔｌｙａｎｄｄｅｐｅｎｄｏｎｆａｃｔｏｒｓｌｉｋｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｌｅｖｅｌｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅａｎｄｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔｃａｐａｃｉｔｙｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｔｈｅｏｐｅｒｍｉｏｎｒａｎｇｅｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒａｎｄｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｒｅｇｕｌ￣ｉｏｎａｒｅａｌｓｏｒｅｌ￣ｅｄｗｉｔｈｔｈｅｖｏｌｔａｇｅｌｅｖｅｌａｎｄｔｏｔａｌｉｎｓｔａｌｌｅｄｃａｐａｃｉｔｙｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓ．Ｉｎｔｈｅａｇｅｏｆｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｗｉｎｄｆａｒｍ，ｔｈｉｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｃｏｕｌｄｂｅｕｓｅｆｕｌｆｏｒｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄ’ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅＳｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｇｒｉｄｃｏｄｅ；ｗｉｎｄｆａｒｍ；ａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌ；ｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌ；ｖｏｌｔａｇｅｃｏｎｔｒｏｌ中图分类号：ＴＭ７１４文献标识码：Ａ——文章编号：１６７４３４１５（２０１１）１５０１４１－０５０引言风能已经成为全球可再生能源中最重要的形式。风能是一种清洁的永续能源，与传统能源相比，风力发电不依赖外部能源，没有燃料价格风险，发电成本稳定，也没有碳排放等环境成本，具有良好的发展前景。目前，欧盟在风能开发利用水平、风力发电设备的装备制造水平和风电场运营管理等方面居于全球领先的地位。到２００８年底，以总的装机容量来衡量，世界ｌＯ大风电发展大国中，欧盟国家占据了７个［¨。在中国，政府将风力发电作为改善能源结构、应对气候变化和能源安全问题的主要替代能源技术之一，给予了有力的扶持。如设立了２０１０年和２０２０年风电装机容量分别达到１０００万ｋＷ和３０００万ｋＷ的目标，但实际的发展超出了政府的预期。目前，即使是最保守的估计，到２０２０年的总装机容量也将达到８０００万ｋＷ。２００７年，中国在风电项目上的投资额占到全球总投资额的１５％。中国已经成为世界上最重要的风力发电市场Ｌ２』。风能的特点是间歇性和随机性。近年，虽然在风能的预测方面，国内外的专家学者作了大量的研究工作，但是对于中长期的预测仍然充满不确定性。因而，随着越来越多的大型风电场接入电力系统和风电极限穿透功率的不断增加，对于系统的电能质电力系统保护与控制量和运行安全带来很多挑战。比如，风电机组取代了传统的发电机组为电力系统提供电能，而对于传统机组承担的调频和调压责任，目前还没有完全由风电机组承担起来，这必然会对系统的稳定性造成影响。为了应对大容量风电接入的相关影响，欧盟国家的电网运行管理机构根据各自国家的风电设备技术水平、风电装机容量和电网的强壮程度等因素，制定了不同的风电场接入电网的管理规程。２００６年，中国国家电网公司发布了国内第一个《风电场接入电网技术规定（试行版）》。考虑到当时国内风电产业的发展现状，该规定并没有对风电场接入电网设定过于严格的技术要求。但是随着风电装机容量的不断增加，风电场接入导致的对电网电压、频率和稳定性的冲击日渐严重。如内蒙古西部锡林郭勒盟灰腾梁风电基地沿线变电站２２０ｋＶ母线电压接近额定电压的１．１倍，大、小负荷方式下的电压差值达１６ｋＶ；新疆达坂城风电变电站２２０ｋＶ母线电压基本在２３８ｋＶ以上。２００８年２－１１月间，新疆风电在３０ｍｉｎ内发电出力波动超过９万ｋＷ达３４７次Ｊ。２００６年所制定的《风电场接入电网技术规定（试行版）》已经明显无法适应风力发电在中国的发展。中国国家电网公司在２００９年２月发布了新的《风电场接入电网技术规定（修订版）》。和前一版本相比，新的技术规定做了一些重要修订，特别是在故障穿越能力（ＦａｕｌｔＲｉｄｅ－ｔｈｒｏｕｇｈａｂｉｌｉｔｙ，ＦＲＴ）、有功／频率调节能力和无功／电压调节能力上对风电场提出了明确要求。本文针对中国国家电网的《风电场接入电网技术规定（修订版）》和欧盟主要风电强国的相关电网接入规范做出详细的比较，探讨造成这些不同规范间差异的主要原因，并对今后技术规定可能的变化趋势做出预测。在此，本文选择德国的ＥＯＮ电网、爱尔兰的ＥＳＢ电网和英国的ＮＧＣ电网的相关规范作为比较对象。本文所做的比较研究对于国内电网的调度人员、风电设备生产企业、开发设计人员和研究人员有一定的参考价值。１有功／频率控制风电场具备一定的有功调节能力对于确保系统频率稳定，防止输电线路过载，确保送出电能的质量符合要求有着至关重要的意义。此外，在风力发电机启动和停机时，有功调节能起到避免电压跳变和减小冲击电流的作用。１．１德国ＥＯＮ电网的规程要求德国ＥＯＮ电网中风电装机容量是德国四家主要电网公司中最高的，达到全国风电总装机的４２％。“ＥＯＮ在其电网规程ＧｒｉｄＣｏｄｅＨｉｇｈａｎｄＥｘｔｒａＨｉｇｈ”Ｖｏｌｔａｇｅ中规定【４Ｊ，风电机组应该具备在输电系统调度员（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＳｙｓｔｅｍＯｐｅｒａｔｏｒ，ＴＳＯ）的指令下减少机组有功出力的能力，有功调节速度要达到每秒ｌ０％的机组额定容量而不应引起继电保护动作。如果频率超过５０．５Ｈｚ，有功输出应以每秒５％机组额定容量的速度降低。当频率偏差减少时，有功输出也应该相应的恢复，最大有功恢复速度为每分钟１０％的额定有功功率。１．２爱尔兰ＥＳＢ电网的要求“爱尔兰的风电技术规程ＷｉｎｄＦａｒｍＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ”Ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ（ＤｒａｆｔＶｅｒｓｉｏｎ１．０）由ＥＳＢ在２００２年发布Ｌ５Ｊ，规程要求风电场能够控制有功输出的变化率以每分钟最大变化的兆瓦数来表示，通常由输电系统调度员来规定。目前，ＥＳＢ要求风电场满足两个有功输出功率最大变化率，一个是一分钟平均最大变化率，另一个是１０ｍｉｎ平均最大变化率。１．３英国ＮＧＣ电网的规程要求“”英国的ＮＧＣ在ＴＨＥＧＲＪＤＣＯＤＥ中对于容量３００ＭＷ以下的风电场的有功变化率没有做出要求。对于容量３００ＭＷ到１０００ＩＶＩＷ之间的风电场，最大有功变化率为５０ＭＷ／ｍｉｎ；容量超过ｌ０００Ｍｗ的风电场，最大有功变化率为４０ＭＷ／ｍｉｎｔ酬。１．４中国国家电网公司的规程要求在中国国家电网新颁布的风电接入技术规定中，风电场有功功率的变化率根据其装机容量有所不同。容量超过１５０Ｍｗ的大型风电场的有功功率变化率１０ｍｉｎ平均不能超过１００Ｍｗ，１ｍｉｎ平均上限为３０ＭＷ［。此外，国家电网公司允许风电场和本地区的输电系统调度员依据风电机组的运行特点，当地电网的现状和本地区其他发电机的运行特性等因素，协商确定风电场的有功输出变化率。不同电网规程对有功变化率的不同要求可以参考表１。国内外不同电网的风电场接入技术规定还要求风电机组具备在一定的频率区间运行的能力，参见图１。１．５关于有功／频率规程要求的讨论不同规程对于风电场的有功输出变化率的要求，可以避免如下不利影响：１）风电机组启停过程的有功出力变化率过大会对系统频率造成冲击；张勇，等中欧风电规程有功和无功控制的比较研究．１４３．表１不同电网规程有功功率变化率的要求Ｔａｂ．１Ｒａｍｐｒａｔｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ有功变化率德国（ＥＯＮ）１０％额定容量／ｍｉｎｌ～３０ＭＷ／ｍｉｎ（１ｍｉｎ平均）；爱尔兰（ＥＳＢ）１～３０ＭＷ／ｍｉｎ（１０ｍｉｎ平均）：由ＴＳＯ为每个风电场作出规定。容量３００Ｍｗ以下风电场无限制；容量３００～１０００Ｍｗ的风电场不高于５０英国（ＮＧＣ）ＭＷ／ｍｉｎ；容量１０００Ｍｗ以上的风电场不高于４０ＭＷ／ｍｉｎ３０Ｍｗ以下的风电场，２ＭＷ／ｍｉｎ（１０ｍｉｎ平均），１０ＭＷ／ｍｉｎ（１ｍｉｎ平均）；中国国家电网公３０～ｌ５０Ｍｗ，６．６７％额定容量（１０ｍｉｎ平均），司２０％额定容量（Ｉｍｉｎ平均）；容量超过ｌ５０ＭＷ，１０ＭＷ／ｍｉｎ（１０ｍｉｎ平均），３０ＭＷ／ｍｉｎ（１ｍｉｎ平均）。州ＵＫ（ＮＧＣ）（ＥＳＢ）ＯＮ）（ＳＧＣ）ｆＥ图１不同电网规程中风电场在不同频率区间维持运行的能力要求Ｆｉｇ．１ＤｕｒａｔｉｏｎｏｆＷＦｍｕｓｔｒｅｍａｉｎｃｏｎｎｅｃｔｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｒｉｄｃｏｄｅｓ２）风速变化而引起的有功出力变化率过大也会对系统频率造成冲击；３）电网故障清除后，风电机组有功出力恢复速度不当可能对稳定性造成不利影响。其中故障后的有功出力恢复速度既不能太快而引起功率骤增，也不应太慢而影响到系统的频率恢复和稳定性。即使故障已经切除，有功出力恢复速度太快或过慢都可能造成系统功率不平衡而影响到稳定性。不同电网规程的有功输出变化率的要求差别很大，除了和风电机组的技术水平相关外，还和接入电网的短路容量密切相关。电网的短路容量越小，对于有功输出变化率的要求就越高，从而确保系统故障时和故障后能保持稳定】。ＥＯＮ的规程一方面规定了在正常运行时风电场有功输出变化率的最大值，另一方面对必要时降低有功输出的最小变化率也做了规定。而本文涉及到的其他三个规程，依据不同的风电装机容量，只对有功输出最大变化率做出了规定（见表１）。不同规程对于风电机组在不同频率变化区间保持在网运行的要求有明显差别，产生这种差别的原因比较复杂。首先，各个国家电网的刚度和规模不同，小型电网（比如爱尔兰ＥＳＢ的电网和英国ＮＧＣ的电网）相比较大型的互联电网（比如包括德国在内的欧洲大陆互联电网ＵＣＴＥ）更容易出现由于负荷和发电不平衡而导致的电网频率波动的情况。其次，各个国家电网中所安装的风电机组的技术和管理水平不同。第三，风电渗透率较高的电网，一旦频率发生变化，风电机组保持在网运行对电网稳定性至关重要；而风电渗透率较低时，风电机组退出运行并不会造成稳定性方面的问题。中国国家电网目前风电装机容量仅占总装机的１．１％，因而对于频率变化时在网运行并没有提出过高的要求。图１给出了不同规程中频率变化时风电机组保持在网运行的具体要求。可以看出，英国的ＮＧＣ要求最为严格，频率在４７．５～５２Ｈｚ变化时，风电场要持续运行；而中国国家电网的要求比较宽松，频率在４９．５～５０．５Ｈｚ区间风电场应持续运行。２电压和无功控制要求电力系统必须在一定的额定电压下运行。为维持电压水平，确保系统的电压稳定性，电力系统经常需要在发电机和负荷节点等不同位置进行无功功率和电压的调控。风电场和风电机组也需要参与电压控制。在电网规程中，此方面的要求体现为风电场并网点的电压必须在一定范围内，或者风电场必须具备一定的无功输出能力。２．１爱尔兰ＥＳＢ电网的要求爱尔兰ＥＳＢ要求接入４００ｋＶ、２２０ｋＶ和１１０ｋＶ电网的风电场在下列条件下必须保证持续运行：４００ｋＶ等级电压变化在一１２．５％～５％；２２０ｋＶ等级电压变化在一９．１％～１１％；１１０ｋＶ等级电压变化在一１０％～１１．８％。从连接电网的变压器低压侧测量，风电场在图们如５５５５５４４４ｇ＾ｌｂ．１４４．电力系统保护与控制２轮廓线所限定的功率因数范围内任意一点都能够持续运行。图２中，点（１，Ａ２），（Ｉ，Ｂ２），（Ｃｌ，Ｃ２）分别代表Ｏ．９５、Ｏ．８３５和０．８３５的功率因数，其中括号中第一个点代表超前，第二个点代表滞后。有功功率（Ｍｗ）Ａｌ．／ｚ▲＼、！＼／——ＤＩ／／／国家电网要求ｌ——蘩ｉ／＋ＥｓＢ要求占ｌ囊乳㈣，＼ＮＧＣ要求，，。ｃ要求／ｌＶ／ＣＩ／Ｃ２无功功率／Ｍｖａｒ图２国家电网、ＮＧＣ和ＥＳＢ的无功电压控制要求比较Ｆｉｇ．２ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｃｏｎｔｒｏｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓａｍｏｎｇＳＧＣＣ，ＮＧＣａｎｄＥＳＢＥＳＢ还要求当风电场在１０％额定功率以下运行时，应该确保在ｃ１，和坐标原点构成的三角形之内能够持续运行。这意味着，如果风电场有功出力低于１０％的额定出力时，并网点电压达到了电压限值，风电场的无功出力应该可以调整（超前或者滞后功率因数０．８３５）。２．２德国ＥＯＮ电网的规程要求德国ＥＯＮ电网的规程要求额定容量在１００ＭＷ以下的风电场，应该能够在功率因数０．９５超前和０．９５滞后的范围内运行（基本要求）。对于额定容量超过１００ＭＷ的风电场，运行范围可以参考图３。风电场和电网的无功功率交换的相关要求，经常以功率因数轮廓线的形式来表述，如图３所示。图３国家电网、ＥＯＮ和ＮＧＣ的风电场无功功率输出要求比较Ｆｉｇ．３ＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｎｒｅａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｏｕｔｐｕｔｏｆＷＴａｍｏｎｇＳＧＣＣ，ＥＯＮａｎｄＮＧＣ２．３中国国家电网公司的规程要求中国国家电网公司的规程要求所有接入电网的风电场都应该在功率因数０．９８超前和０，９滞后的范围内满负荷运行。对于额定容量超过ｌＧＷ的风电场，运行范围为０．９７超前和０．９７滞后。风电场应该可以在一３％～７％的范围内对并网点的电压进行调控；同时，如果并网点电压在额定值的一ｌｌＯ％～１１０％范围内波动，应该确保机组保持在网运行。国家电网规程限定的运行区域如图２所示，点Ｄｌ，Ｄ２位于此区域的轮廓线上，分别对应于功率因数０．９７超前和滞后。２．４英国ＮＧＣ电网的规程要求对于额定容量为１００Ｍｗ以下的风电场，英国ＮＧＣ电网和中国国家电网、德国ＥＯＮ电网的要求是完全相同的。而ＮＧＣ对于接入３３ｋＶ以下电网的风电场，考虑到该电压等级缺乏有载调压变压器，要求有所放松。英国ＮＧＣ电网的规程要求风电场必须在并网点功率因数０．９５超前和０．９５滞后的范围内满负荷运行。当风电场的所有机组都投入运行时，如果发电机运行于滞后的功率因数下，额定有功输出时的无功出力限值对于所有高于２０％额定出力的运行工况都适用，如图２所示。类似的，如果发电机运行于超前的功率因数下，额定有功输出时的无功出力限值对于所有高于５０％额定出力的运行工况都适用。风电场的有功出力低于额定值的５０％时，无功出力的限值会线性降低，如图２所示。而出力低于２０％额定出力时，对于无功输出的要求一般由输电系统调度员和风电场在双方协议中说明要求。２．５关于无功电压要求的讨论对风电场无功出力的相关要求首先是为了补偿风电场中的发电机、变压器和其他电感性设备的无功消耗，使得风电场不会成为电力系统中无功功率的额外负担。如果风电场本身消耗无功功率的话，连接风电场和电网的输电线路的有效热容量（用于传输有功功率的部分）必然会有所降低。除此之外，风电机组的端口电压会由于流入无功电流而降低。规程对无功出力控制提出严格要求的第二个原因是：通过调节无功输出，风电机组可以主动地控制端口电压水平。特别是当电网或风电场内部发生暂态故障时，由于电压下降，感应发电机的无功功率需求会增加，必须采取措施维持电压水平［９］。带有变流器的风电机组可以通过增加无功出力起到支持系统电压的作用，进而可以增加有功出力，缓解故障中发电机转速升高的问题。当与风电场相连的输电线路运行于轻载状况下张勇，等中欧风电规程有功和无功控制的比较研究．１４５．时，可能需要风电机组吸收无功功率（如图３所示）以减轻线路末端电压升高的现象。比较图２和３中不同的电网规程要求，可以看出，接入电网的风电场容量越大，风电场接入电网的电压等级越高，要求的功率因数运行范围也越宽，对相应的无功调节能力也要求越高。各国规程中对无功功率的控制要求也与电网的结构和动态特性有关，因为无功注入对电压控制的影响大小依赖于系统的短路容量。图２所示的三个国家的电网对无功电压控制的要求，主要区别体现在不同有功功率下，三国规程对无功的要求有不同程度的放松。当风电场出力低于１００％额定功率时，中国国家电网规程的无功输出要求就开始有所放松；相比之下，爱尔兰的ＥＳＢ电网的风电场无功输出在有功出力低于５０％时开始放松；而英国ＮＧｃ电网风电场则是在有功出力低于２０％时开始放松无功控制要求。但是，考虑到在风电场出力降低到２０％和５０％时，所有风电机组仍然保持并网状态，因而其无功调节能力并没有受到显著影响。一般而言，只有风电场总的出力降低到５％左右时，风电机组才开始脱网。可以推断，中国国家电网的规程如果提高部分出力状态下风电场的无功输出要求，并不会对现有风电场的运行增加额外的负担。从图３的比较中可以看出，英国ＮＧＣ对接入３３ｋＶ及以下电网的风电场，无功调节范围的要求有所放松，而中国国家电网和德国ＥＯＮ的规程中则没有类似的规定。为比较其不同之处，图３中ＮＧＣ规程的运行范围，部分只适用于接入３３ｋＶ以上电网的风电场。比较图３中的三国规程，从最大运行电压范围而言，德国ＥＯＮ规程比中国国家电网的规程更为严格。而中国国家电网的规程对欠励运行的功率因数范围要求最为严格，风电场在０．９滞后时仍需在网运行。相对而言，中国国家电网和英国ＮＧＣ的规程要求轮廓线非常相似，除了有不同的电压和功率因数运行范围。在此，需要注意的是ＥＯＮ的规程中包括一般运行条件和暂态过电压条件（图３中电压超过４２０／２４５／１２３ｋＶ的区域），其中暂态过电压运行时间要求最少保持３０ｍｉｎ在网。电压低于额定值时，中国国家电网和英国ＮＧＣ的规程都要求风电场能欠励运行。另外，不同规程的基本思想是有差别的，ＥＯＮ规程的基本要求是可以进一步扩展的，如图３中虚线所示。３结论同规程对风电场有功输出变化率和频率变化时保持在网运行的要求差别很大，这些差别除了和风电机组的技术水平相关外，还和整个电网的短路容量密切相关。电网的短路容量越小，对于风电场有功输出变化率的要求就越高，从而确保系统故障时和故障后能保持稳定。此外，接入电网的风电场容量越大，风电场接入电网的电压等级越高，要求的功率因数运行范围也越宽，对相应的无功调节能力也要求越高。与有功类似，各国规程中对无功功率的控制要求也与电网的结构和动态特性有关，因为无功注入对电压控制的影响大小依赖于系统的短路容量。最后，从本文的比较研究可以看出，各国新的电网规程中对于风电场和风电机组在故障状态下无功功率控制的要求，与电网对于同步发电机在过励运行时的要求非常类似。这是一个非常明显的信号，表明了一种趋势：各国电网的输电系统调度员会越来越多地将风电场与传统电厂同等对待，特别是在风电渗透率高的电网中尤其如此。参考文献［１］ＧｗＥＣ．Ｇｌｏｂａｌｗｉｎｄｅｎｅｒｇｙｏｕｔｌｏｏｋ２００８［Ｒ］．ＧｌｏｂａｌＷｉｎｄＥｎｅｒｇｙＣｏｕｎｃｉｌ，Ｏｃｔ．２００８．［２］李俊峰，高虎．２００８中国风电发展报告［Ｍ】．北京：中国环境科学出版社，２００８．ＬＩＪｕｎ－ｆｅｎｇ，ＧＡＯＨｕ．Ｃｈｉｎａｗｉｎｄｐｏｗｅｒｒｅｐｏｒｔ２００８［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ．ＣｈｉｎａＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅＰｒｅｓｓ，２００８．［３］风电发展情况调研组．我国风电发展情况调研报告［Ｒ】．北京：中国电监会，２００９．ＲｅｓｅａｒｃｈＧｒｏｕｐｏｆＣｈｉｎｅｓｅＷｉｎｄＥｎｅｒｇｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．ＷｉｎｄｅｎｅｒｇｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎＣｈｉｎａ［Ｒ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＴｈｅＳｔａｔｅＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＲｅｇｕｌａｔｏｒｙＣｏｍｍｉｓｓｉｏｎ（ＳＥＲＣ），２００９．［４］Ｅ．ＯＮＮｅｔｚＧｍｂＨ．Ｇｒｉｄｃｏｄｅｈｉｇｈａｎｄｅｘｔｒａｈｉｇｈｖｏｌｔａｇｅ［Ｓ］．Ｇｅｒｍａｎｙ，２００６．［５］Ｗｉｎｄｆａｒｍｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．ＥＳＢｎａｔｉｏｎａｌｇｒｉｄ（２００２）．ＤｒａｆｔＶｅｒｓｉｏｎ１．０，Ｆｅｂｒｕａｒｙ２００２，Ｉｒｅｌａｎｄ．Ｅ６］Ｎ￣ｉｏｎａｌＧｒｉｄＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＰＬＣ．Ｔｈｅｇｒｉｄｃｏｄｅ［Ｓ］．ＵＫ，２００８．［７］中国国家电网公司．风电场接入电网技术规定［ｓ】．修订版．北京：２００９．ＳｔａｔｅＧｒｉｄＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａ．ＴｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｇｕｌｍｉｏｎｆｏｒｉｎｔｅｒｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｏｆＷＦｉｎｔｏｇｒｉｄ［Ｓ１．ＲｅｖｉｓｅｄＶｅｒｓｉｏｎＢｅｉｊｉｎｇ．２００９．［８］ＣｌｅｍｅｎｓＪａｕｃｈ，ＰｏｕｌＳｏｒｅｎｓｅｎ，ＢｉｒｇｉａｅＢａｋ－Ｊｅｎｓｅｎ．Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｒｅｖｉｅｗｏｆｇｒｉｄｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｗｉｎｄｔｕｒｂｉｎｅｓ［Ｃ］．／／ＮｏｒｄｉｃＷｉｎｄＰｏｗｅｒＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ，２００４．从本文对各国电网规程的比较中可以发现，不（下转第１５０页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｏｎｐａｇｅ１５０）．１５０．电力系统保护与控制［６］许箴。吴伟．变电所异常信号分析处理辅助决策系统的构建与实施［Ｊ】．电力设备，２００４，５（８）：６１・６２．ＸＵＺｈｅｎ，ＷＵＷｌｅｉ．Ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙｄｅｃｉｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍｆｏｒａｎａｌｙｓｉｓａｎｄｈａｎｄｌｉｎｇｏｆａｂｎｏｒｍａｌｓｉｇｎａｌｉｎｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，２００４，５（８）：６１－６２．［７］王立鼎，葛亮．变电站异常处理指导系统的开发与实现【Ｊ］．电力自动化设备，２００２，３０（２）：６２－６３，６９．ＷＡＮＧＬｉ－ｄｉｎｇ，ＧＥＬｉａｎｇ．Ｄｅｓｉｇｎａｎｄｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｄｉｒｅｃｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍｆｏｒｄｉｓｐｏｓｉｎｇｏｆａｕｂｓｔａｔｉｏｎａｂｎｏｒｍｉｔｙ［Ｊ］．ＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＡｕｔｏｍａｔｉｏｎＥｑｕｉｐｍｅｎｔ，—２００２，３０（２）：６２６３，６９．［８］张海波，陶文伟．地区电网设备异常和事故信号智能处理系统研究与设计［Ｊ］．电力科学与技术学报，２００９，２４（２）：３５－４０．ＺＨＡＮＧＨａｉ－ｂｏ，ＴＡＯＷｅｎ－ｗｅｉ．Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｓｙｓｔｅｍｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｓｉｇｎｆｏｒｅｑｕｉｐｍｅｎｔａｂｎｏｒｍａｌａｎｄｆａｕｌｔｓｉｇｎａｌｓｉｎｒｅｇｉｏｎａｌｐｏｗｅｒｇｒｉｄ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，２４（２）：３５－４０．［９］荣雅君，赵杰，等．基于不完备信息系统规则提取和ＰｅｔｒｉＮｅｔｓ的电力变压器故障诊断［Ｊ］．电力系统保护与—控制，２００９，３７（１８）：１４，１０．ＲＯＮＧＹａ－ｊｕｎ，ＺＨＡＯＪｉｅ，ｅｔａ１．ＦａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｏｆｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｂａｓｅｄｏｎｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｒｕｌｅｅｘｔｒａｃｔｉｏｎａｎｄＰｅｔｒｉＮｅｔｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００９，３７（１８）：１－４，１０．［１Ｏ］尹朝庆．人工智能与专家系统［Ｍ】．２版．北京：中国水利水电出版社，２００９．ＹＩＮＣｈａｏ－ｑｉｎｇ．Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅａｎｄｅｘｐｅ￣ｓｙｓｔｅｍｓ［Ｍ］．２ｎｄｅｄｉｔｉｏｎ．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＷａｔｅｒＰｏｗｅｒＰｒｅｓｓ，２００９．［１１］郭涛，张东英．关于变电站异常处理专家系统设计的几点思考［Ｊ】．电力系统及其自动化学报，２００２，１４（６）：３２－３４．ＧＵＯＴａｏ，ＺＨＡＮＧＤｏｎｇ－ｙｉｎｇ．Ｓｏｍｅｔｈｏｕｇｈｔｓｏｎｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｅｘｃｅｐｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｅｘｐｅｒｔｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓｏｆｔｈｅＣＳＵ－ＥＰＳＡ，２００２，ｌ４（６）：３２．３４．［１２］李晓强，崔德光．基于关系数据库的知识库结构设计［Ｊ】．计算机工程与应用，２００１，３８（２４）：１０２－１０３，１４７．—ＬＩＸｉａｏｑｉａｎｇ，ＣＵＩＤｅ－ｇｕａｎｇ．ＴｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆＫＢＳｂａｓｅｄｏｎＲＤＢ［Ｊ］．ＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，２００１，—３８（２４）：１０２１０３，１４７．［１３］刘毅，高振兴，等．一种考虑多层信息融合的电网故障诊断辅助决策方法［Ｊ】．电力系统保护与控制，２０１０，３８（２４）：１４－１８．ＬＩＵＹｉ，ＧＡＯＺｈｅｎ－ｘｉｎｇ，ｅｔａ１．Ａｎａｓｓｉｓｔａｎｔｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇｆｏｒｆａｕｌｔｄｉａｇｎｏｓｉｓｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｌａｙｅｒｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｕｓｉｏｎ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（２４）：１４－１８．［１４］艾新法．变电站异常运行处理及反事故演习［Ｍ］．北京：中国电力出版社，２００９．ＡＩＸｉｎ－ｆａ．Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎａｂｎｏｒｍａｌｏｐｅｒａｔｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄ—ａｎｔｉａｃｃｉｄｅｎｔｍａｎｅｕｖｅｒ［Ｍ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：ＣｈｉｎａＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＰｒｅｓｓ，２００９．—收稿日期：２０１０－１１２４；—修回日期：２０１１０４－２５作者简介：刘伟（１９７４－），男，硕士，工程师，主要从事通信的开发及销售工作；李江林（１９６７－），男，高级工程师，长期从事电力系统自动化领域的研究与开发工作；Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｊｉａｎｇｌｉｎ＠ｘｊｇｃ．ｃｏｍ杨恢宏（１９７３－），男，硕士，工程师，主要从事继电保护及变电站自动化系统开发工作。（上接第１４５页ｃｏｎｔｉｎｕｅｄｆｒｏｍｐａｇｅ１４５）［９］陈中，高山，王海风．有大规模风电场接入的电力系统在线紧急协调电压稳定控制［Ｊ］．电力系统保护与控制，２０１０，３８（１８）：８－１２，１８．Ⅵ—ＣＨＥＮＺｈｏｎｇ，ＧＡＯＳｈａｎ，ＮＧＨａｉｆｅｎｇ．Ｏｎ．１ｉｎｅｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｃｏｎｔｒｏｌｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｗｉｔｈｌａｒｇｅ－ｓｃａｌｅｗｉｎｄｆａｒｍｓ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２０１０，３８（１８）：８－１２，１８．［１０］李强，张洋，宋晓凯．风电场接入电力系统容量的研究『Ｊ］．电力系统保护与控制，２００８，３６（１６）：２０．２４．ＬＩＱｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＹａｎｇ，Ｓ０ＮＧＸｉａｏ．ｋａｉ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｔｈｅｃａｐａｃｉｔｙｏｆｗｉｎｄｐｏｗｅｒｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｉｎｔｏｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍ［Ｊ］．ＰｏｗｅｒＳｙｓｔｅｍＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎａｎｄＣｏｎｔｒｏｌ，２００８，３６（１６）：２０．２４．［１１］周玮，彭昱，孙辉，等．一种用于含风电场电力系统电压稳定概率分析的混合方法［Ｊ］．继电器，２００８，３６（２）：—２６３Ｏ，５３．ＺＨＯＵＷｅｉ，ＰＥＮＧＹｕ，ＳＵＮＨｕｉ，ｅｔａ１．Ａｍｉｘｅｄｍｅｔｈｏｄｆｏｒｖｏｌｔａｇｅｓｔａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃａｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｏｗｅｒｓｙｓｔｅｍｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｗｉｎｄｅｎｅｒｇｙ［Ｊ］．Ｒｅｌａｙ，２００８，３６（２）：２６－３０，５３．—收稿日期：２０１０－０８１１；修回日期：２０１Ｏ－１０－０６作者简介：张勇（１９７２一），男，讲师，硕士，从事分布式发电、可再生能源和电力市场等方面的研究工作；Ｅ．ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｆ＇／０１＠１２６．ｃｏｍ郭培源（１９５８－），男，教授，博士，从事光电技术及可再生能源的研究：陈浩军（１９７６一），男，工程师，本科，从事可再生能源的研究工作。