ICS27.180Technicalspecificationsforgrid-formingwindturbinegenIT/CERS0066—2024T/EPTC004—2024前言 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4基本原則 24.1同步基本功能 24.2功率控制基本功能 35功能要求 35.1基本功能 35.2弱電網(wǎng)運行 35.3相位跳變 35.4一次調頻 35.5無功調壓 35.6慣量響應 35.7動態(tài)穩(wěn)定 35.8故障穿越 36性能要求 36.1一次調頻 36.2無功調壓 46.3慣量響應 46.4阻尼控制 46.5故障穿越 4T/CERS0066—2024T/EPTC004—2024本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由中國能源研究會提出。本文件由電能技術專業(yè)委員會歸口。本文件起草單位：國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學研究院、國網(wǎng)冀北電力有限公司、國網(wǎng)冀北張家口風光儲輸新能源有限公司、國網(wǎng)電力科學研究院有限公司、新疆金風科技股份有限公司、上海交通大學、華北電力大學（保定）、國家電投集團風電產業(yè)創(chuàng)新中心、南方電網(wǎng)數(shù)字電網(wǎng)科技（廣東）有限公本文件主要起草人：吳林林、劉輝、田云峰、孫大衛(wèi)、王耀函、王瀟、吳宇輝、王宣元、劉海濤、張東暉、龍凱華、才鴻飛、臧鵬、于思奇、鄧曉洋、楊艷晨、孫雅旻、蘇田宇、任怡娜、徐曼、王德勝、陳璨、鞏宇、侯凱、過亮、孫素娟、楊志千、敬雙、蔡旭、張琛、王晗、顏湘武、高本鋒、楊建林、陳波。T/CERS0066—2024T/EPTC004—2024隨著全球能源結構的轉型和可再生能源的快速發(fā)展，風電作為清潔能源的重要組成部分，在電力系統(tǒng)中的裝機容量和電量供應比例日益增加。然而，風電機組作為非同步發(fā)電機，其并網(wǎng)運行時對電網(wǎng)的頻率和電壓支撐能力有限，這在一定程度上影響了電網(wǎng)的安全穩(wěn)定性。為了提升風電場的電網(wǎng)適應性和抗擾動能力，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組技術應運而生，它通過模擬同步發(fā)電機的電壓源特性，實現(xiàn)與電網(wǎng)的同步并提供必要的頻率和電壓支撐。目前，國內外尚未形成針對構網(wǎng)型風電機組的統(tǒng)一技術規(guī)范，這限制了技術的規(guī)范化發(fā)展和應用。制定“構網(wǎng)型風力發(fā)電機組技術要求”標準的主要目的在于規(guī)范構網(wǎng)型風電機組的技術性能指標，確保其在并網(wǎng)運行時能夠安全、穩(wěn)定、高效地提供電網(wǎng)支撐服務。通過標準化的技術要求，推動構網(wǎng)型風電技術的規(guī)范化發(fā)展，促進風電場與電網(wǎng)的協(xié)調互動，提高電網(wǎng)對可再生能源的接納能力和新能源的利用率。該標準的制定和實施將對風電行業(yè)和電力系統(tǒng)產生深遠影響。首先，它為構網(wǎng)型風電機組的設計、制造、測試和運行提供了明確的技術指導，有助于提升風電機組的性能和可靠性。其次，標準有助于統(tǒng)一行業(yè)內的技術要求，促進技術的交流與合作，推動構網(wǎng)型風電技術的創(chuàng)新和進步。此外，該標準還將增強電網(wǎng)對風電場的調控能力，提高電網(wǎng)的運行安全性和穩(wěn)定性，為構建新型電力系統(tǒng)提供技術支持。最終，該標準的實施將促進風電資源的高效利用，推動能源結構的優(yōu)化和環(huán)境保護，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標。1T/CERS0066—2024T/EPTC004—2024構網(wǎng)型風力發(fā)電機組技術規(guī)范本文件規(guī)定了構網(wǎng)型風力發(fā)電機組的基本規(guī)定、功能要求和性能要求。本文件適用于并入10kV及以上電壓等級電網(wǎng)的構網(wǎng)型風電機組，并入10kV以下電壓等級電網(wǎng)的分散式風電機組和微電網(wǎng)中采用孤網(wǎng)運行方式的構網(wǎng)型風電機組可參照此標準開展測試。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T12325-2008電能質量供電電壓偏差GB/T12326-2008電能質量電壓波動和閃變GB/T14549-1993電能質量公用電網(wǎng)諧波GB/T15543-2008電能質量三相電壓不平衡GB/T15945-2008電能質量電力系統(tǒng)頻率偏差GB/T19963.1-2021風電場接入電力系統(tǒng)技術規(guī)定第1部分：陸上風電GB/T20320-2013風力發(fā)電機組電能質量測量和評估方法GB/T36994-2018風力發(fā)電機組電網(wǎng)適應性測試規(guī)程GB/T36995-2018風力發(fā)電機組故障電壓穿越能力測試規(guī)程3術語和定義下列術語和定義適用于本文件。3.1構網(wǎng)型風力發(fā)電機組grid-formingwindturbinegenerator；GFWG通過模擬同步機電壓源特性實現(xiàn)與電網(wǎng)同步，使得輸出的功率、電壓特性與同步機相似的風力發(fā)電機組。3.2構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功調頻系數(shù)activepower-frequencyregulationcoefficientofGFWG構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功功率變化率標幺值與系統(tǒng)頻率變化量標幺值的比值。注：有功調頻系數(shù)用Kf表示，計算方法如式（1）所示。用構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功功率變化量標幺值（以構網(wǎng)型風力發(fā)電機組額定有功功率為基準值）與系統(tǒng)頻率變化量標幺值（以系統(tǒng)額定頻率為基準式中：ΔP——構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功功率的變化量，ΔP=Pe-P0，Pe是頻率變化后的構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功功率，P0是系統(tǒng)頻率保持額定頻率時的構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功功率，單位為兆瓦（MW）。PN——構網(wǎng)型風力發(fā)電機組的額定有功功率，單位為兆瓦（MW）。Δf——系統(tǒng)頻率的變化量，Δf=f-fN，f是頻率變化后的系統(tǒng)頻率，單位為赫茲（Hz）。fN——系統(tǒng)額定頻率，單位為赫茲（Hz）。3.3構網(wǎng)型風力發(fā)電機組無功調壓系數(shù)reactivepower-voltageregulationcoefficientofGFWG構網(wǎng)型風力發(fā)電機組無功功率變化率標幺值與并網(wǎng)點電壓變化量標幺值的比值。2T/CERS0066—2024T/EPTC004—2024式中：ΔQ——構網(wǎng)型風力發(fā)電機組無功功率的變化量，ΔQ=Q-Q0，Q是并網(wǎng)點電壓變化后的構網(wǎng)型風力發(fā)電機組無功功率，Q0是并網(wǎng)點電壓變化前的構網(wǎng)型風力發(fā)電機組無功功率，單位為兆乏（MVar）。N——構網(wǎng)型風力發(fā)電機組額定容量（視在功率），單位為兆伏安（MVA）。ΔU并網(wǎng)點電壓幅值變化量，ΔU=U-U0，U是變化后的構網(wǎng)型風力發(fā)電機組并網(wǎng)點電壓，U0是變化前的構網(wǎng)型風力發(fā)電機組并網(wǎng)點電壓，單位為千伏（kV）。N——并網(wǎng)點所在電壓等級對應的標稱電壓，單位為千伏（kV）。3.4構網(wǎng)型風力發(fā)電機組慣性時間常數(shù)inertiatimeconstantofGFWG構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功功率變化率標幺值與系統(tǒng)頻率變化率標幺值的比值。注：有功調頻系數(shù)用T表示，計算方法如式（3）所示。用構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功功率變化量標幺值（以構網(wǎng)型風力發(fā)電機組額定有功功率為基準值）與系統(tǒng)頻率變化率標幺值（以系統(tǒng)額定頻率為基準式中：TJ——構網(wǎng)型風力發(fā)電機組慣量時間常數(shù)，單位為秒（s）；df/dt——頻率變化率，單位為赫茲每秒（Hz/s）。3.5構網(wǎng)型風力發(fā)電機組慣量響應inertiaresponseofGFWG構網(wǎng)型風力發(fā)電機組在系統(tǒng)頻率變化率發(fā)生變化時，輸出有功功率產生相應變化的特性。注：構網(wǎng)型風力發(fā)電機組慣量響應的電磁功率用P表示，單位為兆瓦（MW計算方法如式型風力發(fā)電機組慣性時間常數(shù)乘以系統(tǒng)頻率變化率標式中：Pinertia——構網(wǎng)型風力發(fā)電機組慣量響應的電磁功率，單位為千瓦（kW3.6有功調頻啟動時間pick-uptimeofactivepower-frequencyregulation從系統(tǒng)頻率升高或降低超過有功調頻死區(qū)開始，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組實際有功功率變化量達到有功目標值和初始值之差的10%所需的時間。3.7有功調頻響應時間responsetimeofactivepower-frequencyregulation從系統(tǒng)頻率升高或降低超過有功調頻死區(qū)開始，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組實際有功功率變化量達到有功目標值和初始值之差的90%所需的時間。3.8有功調頻調節(jié)時間settlingtimeofactivepower-frequencyregulation從系統(tǒng)頻率升高或降低超過有功調頻死區(qū)開始，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組實際有功實測值與有功目標值之差的絕對值始終不超過有功目標值和初始值之差的絕對值5%的所需時間。3.9構網(wǎng)型風力發(fā)電機組機端短路比short-circuitratio(SCR)ofwindturbineterminal構網(wǎng)型風力發(fā)電機組升壓變壓器低壓側的短路容量與構網(wǎng)型風力發(fā)電機組額定容量之比。4基本原則4.1同步基本功能3T/CERS0066—2024T/EPTC004—2024構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備不依靠鎖相環(huán)即可與電網(wǎng)同步功能。4.2功率控制基本功能構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備GB/T19963、NB/T31078、NB/T10314所規(guī)定的有功功率與無功功率控制相關要求。5功能要求5.1基本功能構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備弱電網(wǎng)穩(wěn)定運行、適應相位跳變，一次調頻、無功調壓、慣量響應、阻尼控制和故障穿越功能。5.2弱電網(wǎng)運行構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備弱電網(wǎng)穩(wěn)定運行功能，在機端短路比（SCR）大于等于1.1小于等于10的電網(wǎng)接入條件下，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組可連續(xù)穩(wěn)定運行。5.3相位跳變構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備適應相位跳變的功能，在機端電壓相位跳變幅度小于等于30°的擾動下構網(wǎng)型風力發(fā)電機組連續(xù)運行不脫網(wǎng)。5.4一次調頻構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備參與電網(wǎng)頻率調節(jié)的功能，當系統(tǒng)頻率偏差值大于死區(qū)時，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應自動調節(jié)有功功率，進行一次調頻。5.5無功調壓構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備電網(wǎng)電壓調節(jié)功能，當系統(tǒng)電壓偏差值大于死區(qū)時，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應自動調節(jié)無功功率，進行無功調壓。5.6慣量響應構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備慣量響應功能，當系統(tǒng)頻率變化率大于死區(qū)時，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應自動調節(jié)有功功率，進行慣量響應。5.7動態(tài)穩(wěn)定構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備阻尼控制功能，模擬同步機阻尼特性，使由外界作用或電力系統(tǒng)本身固有原因引起的功率振蕩幅度逐漸下降，提高電力系統(tǒng)動態(tài)穩(wěn)定性。5.8故障穿越構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備故障穿越功能，低電壓和高電壓和連續(xù)故障穿越要求應符合GB/T36995的規(guī)定。6性能要求6.1一次調頻當系統(tǒng)頻率偏差超出死區(qū)范圍±（0.03~0.1）Hz范圍，且構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功功率大于20%Pn時，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備參與電力系統(tǒng)一次調頻能力，并且構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功功率變化量ΔP應滿足公式（5），構網(wǎng)型風力發(fā)電機組一次調頻示例曲線如圖1所示。有功調頻系數(shù)一般設置為10~50（該值可根據(jù)電力系統(tǒng)實際情況確定）。4T/CERS0066—2024T/EPTC004—2024當電力系統(tǒng)頻率大于50Hz時，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應根據(jù)一次調頻曲線減小有功輸出，減少功率的限幅可根據(jù)實際電力系統(tǒng)要求確定，宜為10%Pn。當電力系統(tǒng)頻率小于50Hz時，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應根據(jù)一次調頻曲線增加有功輸出，增加功率的限幅可根據(jù)實際電力系統(tǒng)要求確定，宜為6%Pn。構網(wǎng)型風力發(fā)電機組一次調頻調節(jié)時間應不大于15s，有功功率調節(jié)允許偏差不超過±1%Pn。構網(wǎng)型風力發(fā)電機組一次調頻功能啟動時間應不大于500ms，響應時間應不大于5s。構網(wǎng)型風力發(fā)電機組一次調頻功能啟動時間應不大于500ms，響應時間應不大于5s。圖1構網(wǎng)型風力發(fā)電機組一次調頻示例曲線6.2無功調壓構網(wǎng)型風力發(fā)電機組應具備多種無功控制模式，包括電壓無功下垂控制、恒功率因數(shù)控制和恒無功功率控制等，具備快速響應電站無功控制指令，完成在線切換運行模式的能力。在電壓無功下垂控制模式下，構網(wǎng)型風力發(fā)電機組無功調壓系數(shù)KV宜在12.5~33.3范圍內；無功功率響應時間應不大于50ms；無功功率控制允許偏差應在±2%SN以內。6.3慣量響應構網(wǎng)型風力發(fā)電機組等效慣性時間常數(shù)TJ一般設置為0s~12s（該值可根據(jù)電力系統(tǒng)實際情況確定）。構網(wǎng)型風力發(fā)電機組有功功率