以下為演講實錄：

 

　　我是運達(dá)的許國東。大家看到這一題目可能是不太明白我想講什么，由于前一次我講這個題目是在偏學(xué)術(shù)性的場合，所以說我今天可以翻譯一下這個題目到底是什么意思，翻譯過來是這樣一個意思不預(yù)留功率的情況下，風(fēng)電如何實現(xiàn)電網(wǎng)頻率支撐？對于頻率的支撐性，我們產(chǎn)業(yè)就有很大的問題，我們要不要預(yù)留功率？如果和火電其他的預(yù)留百分之幾的功率，那意味著我長期受到功率的損失，實際上我的棄風(fēng)量由于這個原因又上升了，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)又下降了，是不是必要的？如果電網(wǎng)真的是出于安全、穩(wěn)定的需要一定要這樣干，那大家肯定要有點妥協(xié)，但是這是否必要？如果不是必要的話？我們?yōu)槭裁匆淌苓@么大的經(jīng)濟(jì)損失？所以我想的是這個問題。

 

　　通過這樣幾個方面做介紹：第一個風(fēng)電對于頻率的波動作用。頻率為什么波動？是因為局部系統(tǒng)內(nèi)有功公率輸入量和輸出量有偏差，那么右上這個圖大家可以看到，左邊的圖是一個結(jié)構(gòu)，兩邊有一個電源，中間有一個負(fù)荷，負(fù)荷上升，G點頻率都會產(chǎn)生波動，這個波動量和你負(fù)荷端和電機(jī)距離是有關(guān)系的。圖上1點和2點的頻率本身是不一樣的，所以系統(tǒng)中的頻率不是一陳不變，哪怕是穩(wěn)態(tài)也是不變的，而且波動的浮動和電機(jī)距離是有關(guān)系的。這樣的波動量肯定不是我們所需要的，我們需要一定的條件能力來穩(wěn)定住這個頻率，那么如果我們做，可能這個頻率失穩(wěn)。最近英國出現(xiàn)了低頻的減載大頻的情況，特別是小電網(wǎng)弱的情況下，頻率的波動率更大，就越需要我們有這樣的調(diào)節(jié)能力。當(dāng)風(fēng)電和其他的電子電源接入系統(tǒng)以后，我們的慣性能力越來越差了，電網(wǎng)的慣性能力是由你的機(jī)電系統(tǒng)產(chǎn)生的，為什么會有慣性呢？學(xué)過電機(jī)學(xué)的都知道，電機(jī)的同步轉(zhuǎn)速和頻率是剛性約束的，你轉(zhuǎn)多快頻率多大，反過來頻率想波動的時候，你也會受到電機(jī)的恒定轉(zhuǎn)速的約束，因為轉(zhuǎn)速不可能突變，但是風(fēng)電這樣的電力電子的電源沒有這樣的特性，常規(guī)來說它都是電流性的特性，風(fēng)電根據(jù)頻率來做的，風(fēng)電的頻率是跟著電壓來的，你頻率變了它就變，所以它才有穩(wěn)定性的問題。

 

　　這個大家可以看到這是常規(guī)能源的，這是一個火電和水電目前線性標(biāo)準(zhǔn)的要求，它是怎么做的呢？它要求我們的水電和火電在頻率波動的情況下，要迅速地能夠發(fā)出提升它的功率，來實現(xiàn)一次調(diào)頻作用。但是這個一次調(diào)頻的作用大家要注意，本身是有一定的能量作用，它也不能憑空多出來，大家明白嗎？如果這臺火電機(jī)組是30萬千瓦，讓我發(fā)出35萬來是不可能的，而且也不長期，但是它的響應(yīng)是多少？火電3秒，燃?xì)?秒達(dá)到國標(biāo)值，它為什么需要這樣的時間？這都是有道理的。就是因為火電的鍋爐壓力不允許突變，如果它跑得更快的話，它設(shè)備本身的安全性就有問題。水電機(jī)組合水頭也不能突變，所以是這樣的物理因素制約使得它不能這么快，不是它不希望更快，大家明白了嗎？是它做不到，做得最好也只能到15秒。但是大家看到這個要求是針對風(fēng)電的要求，國外的要求是10MW以上的風(fēng)電項目必須具備暫態(tài)頻率支撐能力，要求是10秒，右邊的是  愛爾蘭的要求，要求支撐15秒鐘。國外局部地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)了這個東西，比如說我們看右上的圖，這個是兩個國際的廠商，一個是Enercon，一個是GE，他們出的也是暫態(tài)，一段時間的頻率支持。當(dāng)然Enercon做的是恒定功率的支持，GE可以做到近似的慣量支持，右下的是西門子所做的，不同風(fēng)速大小的情況下，我在一段時間內(nèi)，比如說10秒我可以實現(xiàn)不同功率增量的支持。這都是國外的做法。

 

　　但是大家看看真實的頻率，電力系統(tǒng)的頻率擾動是左邊這個圖的樣子，從頻率的恒定點50赫茲跌到最低點，大概是5—15秒的時間，如果系統(tǒng)越小越薄弱，你接下來的時間又快，如果系統(tǒng)比較強(qiáng)，時間就慢。那么在這樣的情況下，如果我風(fēng)電想要支撐電網(wǎng)頻率是有兩種做法，第一種是右上那個圖，比如說慣量，為什么會有這樣的圖，為什么會出來？是因為常規(guī)的能源機(jī)組，我們的火電機(jī)組，水電天然是頭部慣量，只是這么粗的，它只能這么粗，并不是他覺得這么好，是它只能粗成這樣，物理天然的屬性是這樣的。右邊這個圖我們是和西門子和Enercon的做法，實現(xiàn)一定增量固定時間的支持。我們用這樣的一些方法來實現(xiàn)對頻率最低點的支撐作用，我們希望頻率最低點的低位能夠被抬升，我們不希望因為頻率低到一定的水平上，低頻是要減載的，電網(wǎng)要把很多的負(fù)荷遷出去，事實上就是停電。從右邊的圖相比較來講，實際上慣量所實現(xiàn)的時間是做不到5秒以上的，比如說我們固定一個H時間，火電時間是3秒或者是 5秒，固定慣性時間常數(shù)做到這個時間，但是支撐常數(shù)達(dá)不到，或者是難以實現(xiàn)對真正頻率最低點的支撐作用。我們只有采用右下的圖，拉到我所需的長度才能支撐最低點，而這個時間在風(fēng)電的控制作用中它完全是可調(diào)節(jié)的，你需要多長再定量我是可以實現(xiàn)的。這是我們在現(xiàn)場所做的一些實驗，一種是這個場景不預(yù)留功率的，左上的這個黑色是P有功率，做完這個功率支撐以后我肯定會出現(xiàn)一個凹坑，大家知道能量是守恒的，我無非是把一段有功的能量挪到前面的時間，但是不能新增能量，甚至是我是后面這個坑比前面大，原來我是跑在最佳功率曲線上的，挪用了這個功率是偏離了這個最低點，它的缺口一定是變大的，大家都可以理解，一個是預(yù)留功率的，一個是不能預(yù)留功率的。大家看到這條線左上是一條直線是平的，這時候它沒有這個凹坑，但是這個凹坑是有代價的，你沒有需要進(jìn)行支撐的時候，我始終預(yù)留這個功率，一臺2MW的機(jī)組預(yù)留10%的功率，它的滿功率只能跑到1.8%，這是大家想看到的嗎？一天可能只支撐1—2回，但是一天24小時都預(yù)留嗎？但是不預(yù)留會有什么樣的問題？當(dāng)我們不預(yù)留的時候，產(chǎn)生凹坑的時候，有功功率進(jìn)一步下降，這時候頻率的下降就是因為有功的發(fā)出不如有功的消耗，這時候頻率產(chǎn)生第二次低點，這是系統(tǒng)肯定不愿意接受和面對的。對于不預(yù)留的功率形式，反對聲音最大的就是這個凹坑。你在恢復(fù)的時候產(chǎn)生的功率缺額會產(chǎn)生下降，電力系統(tǒng)就是不愿意看到這個，但是現(xiàn)在有一個問題，這個坑到底會多大？實際上我看了國內(nèi)很多的專家討論，或者是碩士、博士論文在討論這樣的問題，都是在討論如何實現(xiàn)支撐，或者說我們是講控制，如果我預(yù)留功率，在轉(zhuǎn)速上怎樣優(yōu)化控制，從來我就沒見過這個坑到底多大。我有一個想法，如果我們能夠知道這個坑它會有多大，它是不是就可以其到現(xiàn)實的支撐作用。比如說我這個火電是15秒以后能夠起來，我風(fēng)電支撐到15秒后退出，兩者的量化關(guān)系能夠量化起來，那這樣的話就是有可支的情況了。

 

　　以往很多專家在講的時候，都講坑，但是坑和增量到底是什么樣的量化關(guān)系從未說清楚過，有說兩倍的，有說三倍的，還有說五倍的，就是因為這種模糊性造成了它的不可用性。我們想解決的就是這個問題，想解決這個問題是有幾個前提。這幾個前提就是風(fēng)機(jī)到底是怎樣的，它這個時候卸裝能量會怎樣，這個是一個功率曲線的采集的情況，當(dāng)然就告訴大家風(fēng)的特性，風(fēng)電機(jī)組的氣動性能是受到很多外在因素的影響，風(fēng)電發(fā)電機(jī)組的發(fā)力曲線是很大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計歸納出來的數(shù)據(jù)，一條線，并不是時時刻刻都在這條線上，當(dāng)然可以受到很多因素的影響。比如說受到剪切和湍流的影響。比如說現(xiàn)場測量一臺機(jī)組，我們非常需要標(biāo)準(zhǔn)的地形，湍流多少，溫度不能相差太大，溫度要校正。但是對于真實在運行的風(fēng)電廠不可能每臺機(jī)組都是這個類型，真實的機(jī)組怎么辦？比如說我們很有可能受到冰凍、限功率和噪音控制的影響，進(jìn)而影響我的功率表現(xiàn)。這時候就是說它這個情況是比較復(fù)雜的，但是是不是情況復(fù)雜我們就不能辦，那么我們想到的是這樣一個方法。右邊第一個圖大家知道這是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組特性的圖，用公式來表達(dá)它的Cp能動曲線是怎樣的，這個公式實際上表達(dá)的是診斷，但是事實上我們需要用到的不是診斷，我不需要用那么大一段，我只需要用到，比如說功率支撐的時候我只需要用到紅圈的那一段，所以我們想了一個辦法在紅圈的那一段里面我們是可以根據(jù)運行的數(shù)據(jù)，比如說這個機(jī)組在這個扇區(qū)你運行的數(shù)據(jù)我是可以倒推出這個功率曲線的表達(dá)的，而且它也沒那么復(fù)雜。像這樣的情況下，我就可以知道每一臺機(jī)組雖然我一個風(fēng)廠的機(jī)型是一樣的，但是每個機(jī)組在每個扇區(qū)的功率表達(dá)是不一樣的。得到這樣的擬合公式，就能得到另外一個慣性能量的確定性關(guān)系，大家知道這是功率增量支撐時它的運行軌跡上的關(guān)系，比如說在1這個點上，我們這個風(fēng)電機(jī)組增加了一個能量，叫Delta（德爾塔）PUP，這個到一定的能量我的轉(zhuǎn)速下降，下降到3點以后退出這個運行，退出的前提是什么？為什么恢復(fù)到之前的狀態(tài)，它的轉(zhuǎn)速必須上行，上行的前提條件是我輸入的能量一定大于我輸出的能量，我從葉輪吸收的能量是大于我輸入的電功率，這樣的轉(zhuǎn)速點能夠恢復(fù)到原有的狀態(tài)，這是肯定的。從4恢復(fù)到1，這個過程中有怎樣的關(guān)系呢？可以看到原來的風(fēng)電機(jī)組的控制都是風(fēng)速變加有一個極速的特性，然后我們增加了Delta，然后它嵌入的是有功功率增量，只不過增量在過程中你是怎樣調(diào)節(jié)的。然后我們可以看到整個能量的關(guān)系是怎樣的呢？從能量平衡的角度來說我們有什么？第一個在這個過程中我們吸收了氣動能量，吸收風(fēng)能量，轉(zhuǎn)速發(fā)生了變化從高的轉(zhuǎn)速降落到低的轉(zhuǎn)速，中間是有動能的變化。第三個方面是什么？我們有一定的損耗功率，我們在極限損耗、電損耗有一定的損耗，第四個能量是我們的支撐功率，我們支撐出去的電功率也是相對的，能量關(guān)系上應(yīng)該是平衡的，因為能量沒有產(chǎn)生變化，輸入、輸出就這些，它一定是為零的，會平衡掉的。輸入動能的變化、輸入能量變化，吸收能量和損耗能量最后是一個整合的關(guān)系。這樣的條件下我們做了一定的假設(shè)，假定風(fēng)速在15秒內(nèi)不變，那么我們可以得到這樣的式子，在對于Cp在確立點上，偏二級偏導(dǎo)數(shù)就得到這樣的結(jié)果，Delta的氣動能量最后表達(dá)是這樣的公式，就是可以算出來的。從前面的那一頁來講大家知道什么都不能算，只有Delta的氣動能量是有一定的不確定性，其他的慣性能量和轉(zhuǎn)速都知道，測轉(zhuǎn)速就知道慣性能量變化多大，作為損耗功率做過實驗和測定一下就知道，你的功率增量是你設(shè)定的。只要得到了Delta的氣動能量，就能推出Tspt和Pspt的量化關(guān)系，這就是我們做工作的這樣一個基本前提。所以通過這樣的式子是能做出來的。

 

　　我們最大的結(jié)論是在確定起始狀態(tài)、支撐功率幅值、機(jī)組氣動特性和轉(zhuǎn)速邊界條件的情況下可以求得功率支撐時間Tspt。如果我們要增加10%的功率增量，在其他條件給我的時候，我都知道這種在做功率支撐的時刻，我就可以告訴你我能支撐幾秒鐘，或者是你讓我支撐十秒，我也可以告訴你我能支撐5%還是7%還是10%，當(dāng)然另外一個方面，從第二個推論來講是這樣的，就是說有的時候現(xiàn)在魁北克的要求功率缺口的深度不能超過20個Pn，對于功率缺口的深度是有要求的，那怎么辦？實際上也是可以的，當(dāng)你要求功率缺口深度的時候，意味著我這個轉(zhuǎn)速，功率缺口深度和轉(zhuǎn)速相關(guān)的，告訴我功率缺口深度意味著我最終的轉(zhuǎn)速是多少，然后我們也可以得到支撐能量的關(guān)系，比如說功率缺口深度不能超過20%，我也可以告訴你在多少時刻我多少功率缺口深度上堅持多少時間，建立這樣的量化關(guān)系實現(xiàn)作用，為電網(wǎng)的頻率支撐起到真實、有效而且是經(jīng)濟(jì)性的作用。

 

　　這是我們所做的測試驗證，做了一個頻率的缺口，最后它是這樣的結(jié)果，Tspt，我們這里是Piack（功率缺口），這時候轉(zhuǎn)速是比較線性的，風(fēng)速基本不變的情況下。我們實測的功率缺口，比如說這個Piack，功率缺口大于臨界值，轉(zhuǎn)速才恢復(fù)上行。從我們的計算來講，實測的Piack比我們的臨界值大了40多千瓦，這時候得以恢復(fù)上行。另外我們做了后面的計算，我們考不考慮CP的變化，前面我們講Cp是變化量，我們辨識了這個Cp，如果辨識了Cp和不辨識Cp我們得到了怎樣的結(jié)果，我們就得到了這樣的結(jié)果，我們考慮增量的時候，考慮Cp變化和不考慮Cp變化，在支撐實現(xiàn)功率增量可能最大差兩秒，當(dāng)然這和轉(zhuǎn)速相關(guān)，它是有線性變化的，誤差逐漸會變大的，這就是我們所做的這樣一個結(jié)果。整個來講我們是希望這樣的，我們希望火電和風(fēng)電在實現(xiàn)頻率支撐的時候，它是一個接力棒的作用，但是以往來講沒有說清楚什么時候把棒子交出去。以及它接過去的是一個什么樣的棒子，所以我們希望通過我們這樣一個工作能夠說清楚這樣一個問題，我們希望傳統(tǒng)電源和風(fēng)電目前能夠是有協(xié)同、有效而且是經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)這一頻率作用的。我們風(fēng)電都是預(yù)留損失過于大了，但是我們做這個假設(shè)的前提是什么？15秒鐘的時間內(nèi)，風(fēng)速是不變的，大家可以說也許我這個假設(shè)過于理想，不可能不變，但是一臺風(fēng)機(jī)當(dāng)然它不可能不變的，如果是一個風(fēng)廠呢？如果往外推到一個風(fēng)廠或者是機(jī)群、風(fēng)廠群，一個區(qū)域內(nèi)15秒風(fēng)速不變，也就是功率表現(xiàn)基本上有一個確定性，這完全是可以實現(xiàn)的，或者說并不是那么離譜。

 

　　從工程應(yīng)用上來說，我們想說的是你要可知你的功率對象，你能可知才能可控，能可控了才能可用，這就是可知的問題，這個我們想通過我們的方法講清楚，謝謝大家！

 

　?。▋?nèi)容來自現(xiàn)場速記，未經(jīng)本人審核）