摘要：风能作为一种环境友好的可再生能源，近年来发展迅速。其中海上风电场因其风速高、风力稳定、对环境影响小发电量大等优点，是目前可再生能源利用的发展重心。同时，双馈异步风力发电机具备调速范围宽、励磁变频器容量小、有功无功功率独立控制和造价低等优点，成为当前应用最广泛的机组。在风电技术发展初期，风电接入电网规模小，在电网故障时，风电机组采用脱网运行以确保自身安全。但随着数量更多、容量更大的风机接入电网，风电渗透率不断提高，在电网故障情况下，风机脱网运行会导致电网功率缺失，对电网造成二次冲击，破坏电力系统稳定性，甚至导致电网崩溃，例如甘肃玉门和宁夏贺兰山风电场等大规模风电场脱网事故。为了减轻电网故障时风机对电网稳定性的影响，保证供电可靠性，世界各国纷纷制定了风机并网导则，规定了风机接入电网的技术标准。其中要求较高且难度较大的是风机在电网故障时要维持一段时间不脱网运行，即故障穿越，包括低压穿越（LowVoltageRide-Through，LVRT）、高压穿越（HighVoltageRide-Through，HVRT）和频率穿越。LVRT能力要求风机在电网电压骤降时保持与电网的连接，并注入一定的无功电流支撑电网电压以加速电网故障恢复。目前，国内外对低电压穿越方法研究较多且技术比较成熟，主要是对短路故障时风电机组的电磁暂态进行分析，以及研究相应的低电压穿越策略。电网除了容易发生短路故障造成电网电压降低，也常发生电压骤升故障，如紧急切负荷、单相重合闸、大电容接入等都会造成并网点电压升高。特别是风电场建设在电网末端，更容易受到短路故障、谐波畸变等故障的影响。同时由于具备快速响应性能的无功补偿装置成本较高，风电场一般通过提高原有无功装置的补偿容量以满足电网无功功率需求。电网发生故障时，风电场无功补偿装置投入使用，支撑电网电压。但在故障清除后，无功补偿装置不具备自动切出功能且响应时间较长，会在风电机组成功低电压穿越后继续作用，导致电网无功功率过剩，造成并网点电压骤升。除此之外，在电网发生故障时，由于已并网的风机普遍不具备LVRT能力或者LVRT能力不足，在其LVRT失败脱网后，会造成并网点电压升高的问题。而并网点电压升高后导致更多的风电机组因不具备HVRT能力而脱网，引起连锁反应。并且，由于海洋的客观环境和电能传输形式，海底电缆对地电容的作用、断路器分闸操作时变压器与海底电缆的暂态充放电都会引起海上风电场过电压问题。随着高电压故障发生越来越频繁，风电机组HVRT越逐渐引起科研人员的关注。目前，我国对风电机组HVRT技术研究主要集中在单台风电机组自身电磁暂态特性建模和控制策略上，还很少涉及风电场特别是海上风电场故障穿越特性的研究。
关键词：海上风电；检测；认证；标准；并网
引言
风能是目前最具规模化发展潜力的可再生能源之一。相比于陆上风电，海上风电具有资源稳定、靠近负荷中心和不占用土地资源等优势，成为世界各国新能源发展的重要方向。德国、英国、荷兰、丹麦等欧洲国家发展海上风电起步早，经验丰富，掌握着先进的核心技术，近年来更是朝着规模化、离岸化方向高速发展。而我国海岸线辽阔，海上风能资源丰富，发展前景广阔。为严格把控风力发电机组的产品质量，提高海上风电运行的可靠性和安全性，海上风电检测与认证相关标准成为产业发展必不可少的产物。随着海上风电渗透率增大，海上风电并网对电力系统安全稳定运行的影响不可忽视，因此开展海上风电并网检测和认证工作迫在眉睫。目前国际上基本建立了完善的风力发电机组检测标准体系，关于风电认证的规范和指南已逐步出台。我国风电行业起步较晚，迄今为止构建了比较完整的风电标准体系，但是仍存在亟待解决的问题。近年来，国内部分学者针对中国风电检测认证体系和并网政策展开研究，并与德国等风电发展起步较早的欧洲国家进行对比。由于这些研究时间较早，研究对象基本聚焦于风电产业，且对于海上风电的特殊性未进行针对性分析，因此对于海上风电迅猛发展的现状具有一定的局限性。
1中国风电产业标准体系概况
我国风电产业自上世纪80年代起步至今，虽然技术基础较国际上发达国家仍有差距，但也已发行了包括国家标准、能源行业标准、电力行业标准等在内的200余个标准，构建了较为完善的标准体系，涵盖了风电产业的６个关键环节。现有风力发电产业标准体系中多数标准均同时适用于陆上风电和海上风电，但专门针对海上风电设立的标准较少。实际上，由于海上风电具有机组载荷大、气候环境恶劣、运维成本高等区别于陆上风电的特殊运行和维护条件，在当前海上风电产业迅猛发展的背景下，有必要针对性地设立适用于海上风电的标准，加快建设、健全海上风电的标准体系。在上述风电产业标准体系中，与风电检测及认证相关的主要为风电并网技术、风电机组及部件设计和试验２个环节。
2海上风电现状
截至2017年，全球海上风电累计装机容量约18814MW，大部分海上风电装机位于欧洲国家海岸附近的水域。2017年欧洲海上风电新增装机容量为3148MW，占全球海上风电新增装机容量72.6%，海上风电累计装机容量为15780MW，占全球海上风电累计装机容量83.9%。而中国的海上风电发展较晚，2017年我国新增海上风电装机容量约1160MW，同比增长97%，累计装机容量约2790MW。随着清洁能源政策的引导，海上风力发电迎来快速的发展，其中2017年全球首座零补贴海上风电在德国中标，成为海上风电投入市场运营一个重要里程碑；荷兰海上风电开展“零补贴”投标，并计划建造一座比目前欧洲海上风电总装机两倍的海上风力岛。海上风电在全球范围内的迅速发展标志着其正逐渐成为主流能源。
3海上风电大规模接入对电网影响
3.1系统调频
风电处理具有随机性、间歇性和波动性，且风电出力预测难度较常规电源更大，大规模海上风电接入对所接纳的电网来说，功率时刻处于一个随机波动且很难预测的状态。根据现有的风电运行数据显示，海上风电同时率较高，功率波动较陆上风电更为显著。大规模海上风电接入末端薄弱电网，削弱了电网的一次调频能力，若发生大面积脱网事故，对系统频率波动的影响不容忽视。此外由于风电机组功率不可控的特性，风电机组基本不参与系统调频，调频仍由常规电源承担，且在大规模海上风电接入并运行时，需预留更多的的调频备用容量，这在一定程度上挤占了其他电源的发电空间。
3.2HVRT方法
随着电力电子技术和控制技术的快速发展，通过对转子侧变换器或网侧变换器进行拓扑改造，或者通过控制方法改进，或能彻底实现HVRT技术，是未来值得研究的重点方向之一；此外，随着先进传感和信息处理技术的发展，实现风机控制器与VSC-HVDC或其他辅助装置的协调控制也是保证海上风电安全高效运行的重要手段。
结语
随着海上风电机组装机容量的增加和风电场规模的扩大，海上风电接入电力系统的比例将日益增大，构建和完善海上风电检测与认证标准体系，对电力系统的安全稳定运行具有重要意义。
参考文献
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