风电机组数字化感知与运行状态评估方案 目 录 1 背景 2 数字化感知 3 运行状态评估 4 研究展望 背景 海上风电气候条件更为恶劣 ， 运行维护成本高 ， 占到海上风电总投资 40% 以上 可采集 多 源 传 感 与 监 测 云技术 6 设备数字孪生 对风电机组进行状态监测实现故障预警 ，是提升机组运行可靠性 的有效手段之一。 • 目前 ，塔筒、 叶根、机舱、传动链等状 态 监测为重点， 尚无法覆盖叶片整体 • 现有监测技术： 发 中 心 7 风电机组监测方案示例 机组关键部件 疲劳监测 机组基础冲刷 机组位移监测 机组振动监测 数字化感知与运行状态评估

面向新型电力系统的 数字孪生技术 电机工程与应用电子技术系 Department of Electrical Engineering Digital Twin Technology for a New Type of Power Systems 沈 沉 1 02 传统电力系统仿真与数字孪生 03 构建电力系统数字孪生的关键技术 01 目录 CONTENTS 04 04 电力系统数字孪生技术实践 电机工程与应用电子技术系 Department of Electrical Engineering 对数字孪生概念的解读 2 01 对数字孪生概念的进一步解读 3 • 数字孪生到底是什么 —— 模型、仿真、系统工程？ • 数字孪生最关键的特征是什么？ • 提出数字孪生概念的目的是什么？ 对数字孪生概念的进一步解读 Department of of Electrical Engineering 电机工程与应用电子技术系 4 • 数字孪生概念的起源 • 数字孪生（ Digital Twin ） DT 一词，业界一般认为，最早是密西根大学 Michael Grieves 教 授于 2002 年针对产品全生命周期管理（ PLM ）提出的一个概念，当初并不叫 Digital Twin ， 而是叫 镜像空间模型（ Mirrored

地理位置和容量位置 ) 和作用，本期 工程和远景与电力系统连接方式以及各级电压中 性点接地方式等。 主变压器和发电机中性点接地方式是一个综合性 问题。它与电压等级、单相接地短路电流、过电 压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘 水平、系统供电的可靠性和连续性、主变压器和 发电机的运行安全以及对通信线路的干扰等。 18 一、对原始资料分析 (2) 电力系统情况，包括电力系统近期及远景发展 及以下电压电力系统采用中性 点非直接接地系统 ( 中性点不接地或经消弧线圈 接地 ) ，又称小电流接地系统；对 110kV 及以上 高压电力系统，皆采用中性点直接接地系统，又 称大电流接地系统。发电机中性点都采用非直接 接地方式，目前，广泛采用的是经消弧线圈接地 方式或经中性点接地变压器接地。 19 一、对原始资料分析 (3) 负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输 电电压等级、出线回路数及输送容量等。 负荷情况，包括负荷的性质及其地理位置、输 电电压等级、出线回路数及输送容量等。 发电厂承担的负荷应尽可能地使全部机组安全满 发，并按系统提出的运行方式，在机组间经济合 理地分配负荷，减少母线上电流流动，使发电机 运转稳定和满足电能质量要求。 21 一、对原始资料分析 (4) 环境条件，包括当地的气温、湿度、覆冰、污 秽、风向、水文、地质、海拔高度及地震等因素， 对主接线中电气设备的选择和配电装置的实施均

划和工业应用提供参考和指导。 1 风光储多能互补能源系统结构与能 量模型 1.1 系统结构 本文针对北方地区供暖供电需求提出了风光储 多能互补能源系统，如图1所示。该系统包含光伏 发电机组、风力发电机组、燃气轮机、储电单元、 槽式太阳能集热系统、蓄热单元、电加热器、余热 锅炉、燃气锅炉以及集成控制系统。系统运行时， 采用以热定电的运行模式，在全方位保障供电和热 量供应的前提下充分利用风光等可再生能源。 器、蓄热单元产生的热量供给不足时，由燃气锅炉 补充。 1.2 能量模型 为了开展能源系统容量配置优化研究，本文建 立了风光储多能互补能源系统的能量模型，主要包 括以下部分。 1.2.1 光伏发电模型 光伏发电机组输出功率通常取决于当地太阳辐 射强度，因此结合太阳辐射强度的数据进行精确计 算，其计算公式方法见式(1)~式(2) [23]。 3876 第 11 期 智筠贻等：风光储多能互补能源系统容量配置优化 fPVPPVcap It ISTC [1 + aPV(Tc - TSTC)] (2) 式中，Tc为光伏发电机组实际工作温度；TNOCT 为额定运行条件下光伏发电机组表面温度，一般取 45～48 ℃；tNOCT 为额定运行条件下光伏发电机组 环境温度，一般取 20 ℃；INOCT 为额定运行条件下 光伏发电机组的太阳辐射强度，一般取800 W/m 2； ηmpSTC为在标准测试条件下的最大功率位置的效率，

概念，与国际相关学术组织、科研机构交流愈加密切，业界亟需统一 思想，规范电力系统相关名词解释的使用，确保学术用词的规范性和 严谨性，推动新型电力系统背景下相关科研工作高质量开展。 2023 年 12 月，中国电机工程学会电力系统专业委员会（下简称 “专委会”）名誉主任委员周孝信院士在专委会换届会议上提到，针对 当前电力系统领域容易混淆使用的名词、定义含混不明确的名词，有 必要开展名词释义工作，对前者要正本清源给出倡议、对后者要梳理 免存在疏漏与不足，恳请各位专家和同仁批评指正。未来，我们将持 续推进该项工作，针对此前征集的其他名词以及新的热点名词，深入 开展释义编写和完善工作，不断提升内容的科学性与准确性，力求为 行业提供更具参考价值的成果。 中国电机工程学会电力系统专业委员会 2024 年 12 月 28 日 顾问组 组 长：周孝信 郭剑波 副组长：冯 凯 孙华东 刘映尚 吴 云 郭 强 鞠 平 成 员：丁 磊 马士聪 王成山 王 斌 技术的现状与发展趋势》一文中指出，构网型变流器采用与同步发电 机类似的功率同步控制策略，不需要借助锁相环即可实现并网同步。 在 2022 年，中国电力科学研究院秦世耀团队在《电压源型构网 风电机组研究现状及展望》一文中指出：类似于同步发电机，电压源 型构网控制多具备功率同步或惯性同步的特性，不仅可以自发地与电 网同步，无需额外的锁相环节，还可以主动地表现出对电网频率、电 压的响应和支撑。此外，顾名思义，电压源型构网控制通常也具备建

.......................................................................................7 3.4.2 风力发电机组选型................................................................................................ 功率阈值），根据风机、光伏系统常见规格和配置特点，系统配置如下： 表 1 项目总体配置 分系统名称 配套需求 备注 风电系统 装机规模：500kW（日平均输出功率约 130kW） 1 台额定功率 500kW 风力发电机组,单台额定电压 400V AC，切入风速 3m/s，额定风速 13m/s，切出风速 20m/s。 光伏系统 装机规模：604.8kWp（实际最大出力约 500kW） 光伏组件：装机容量 604 片，110kW 组串式光伏逆变器 5 台， 每 18 个组件 1 串共 60 串，每 12 串组件接入 1 台组串式光伏逆变器； 2、安装 500kW 风力发电系统 1 套，包含 1 套 500kW 风力发电机、变流器和控制系统，系统采用 380V 并网，接入储能并网柜风电支路； 光储充综合能源系统方案设计说明书 共 17页 第 3页 3、配套 1200kW/2236kWh 储能系统 1 套，储能系统包含

约束条件的情况下，在某一节点增加单位负荷需求时的边际成本， 即代表在某时间 、 某地点消费“多一度电 ”所需要增加的成本 。 • 设备和资源 ：主要指发电机组和输电线路 • 运行特性和约束条件：包括电力负荷平衡 、发电机组最大最小出力与爬坡 、输电线路和断面在正常和故障状态下的传输能力等 等于节点相关支路安全约束的影子价格 与潮流灵敏度的乘积之和，反映节点增 加单位负荷时维持相关支路潮流不越限 束条件，是经济调度的副产物，保证全系统购电费用最小。 节点电价 价值 现货市场——节点 电价 u 节点电价的作用和价值 节点 1 ：负荷 1100MW 发电机 1 250 MW @ ￥ 1000 发电机 3 发电机 4 价格 = ￥ 200/MWh 200 MW @ ￥ 10/MW 200 MW @ ￥ 50/MW 300 MW @ ￥ 200/MW 300 MW @ ￥ ￥ 0/MW 250 MW @ - ￥ 50/MW 节点电价形成 机制 300 MW @ ￥ 500 200 MW @ ￥ 300 u 电力现货定价——单节点定价 1100 MW 发电机 2 二厂 [300MW] 200MW@ ￥ 320/MW 100MW@ ￥ 470/MW 负荷 2 [740MW] 六厂 [1000MW] 700MW@ ￥ 170/MW 300MW@

一、指南响应情况 示范工程建设情况 ➢ 风电示范应用了国内最典型的6种型号风机，包括陆上最大5MW直驱风机，机型均系首台首套， 引领风电技术向大容量、高效率发展； ➢ 示范工程在国内首次提出包含直驱、双馈型风电机组高电压穿越、虚拟同步机等友好并网技术， 具备电压频率支撑、数据支撑等功能。 风电场基本情况 6 示范工程建设情况 单晶硅 多晶硅 背接触式 非晶薄膜 高倍聚光 双轴跟踪 平单轴跟 踪 荣； 《大容量风光储联合发电关键技术研究及示范应用》荣获中国电力行业科技进步一等奖。 示范工程取得的成果 国家标准13项（发布） ➢ 风电场接入电力系统技术规定 ➢ 风力发电机组功率特性试验 ➢ 风力发电机组电能质量测量和评估方法 ➢ 光伏发电站接入电力系统技术规定 ➢ 光伏发电系统接入配电网技术规定 ➢ 光伏发电站无功补偿技术规范、 ➢ 光伏发电系统接入配电网检测规程 ➢ 光伏发电站太阳能资源实时监测技术要求 ➢ 大型风电场并网设计技术规范 ➢ 风电场电能质量测试方法 ➢ 风电功率预测功能规范 ➢ 光伏发电站功率预测技术要求 ➢ 风力发电场调度运行规程 ➢ 风电机组电气仿真模型建模导则 ➢ 风电场低电压穿越能力测试规程 ➢ 风电机组电网适应性测试规程 ➢ 光伏发电站防孤岛效应检测规程 ➢ 光伏发电调度技术规范 ➢ 光伏发电站电压与频率检测响应检测规程 ➢ 光伏发电站功率控制能力检测技术规程

江苏国信靖江电厂熔盐储能项目 内蒙古大板电厂调峰供热项目 应用场景 - 火电机组灵活性改 造 电极式锅炉 + 热水蓄热调 峰 火电厂灵活性改造 电 / 蒸汽熔 盐蓄热 w w w . x i z i c e . c o m 切除低压缸技术 固体电蓄热锅炉 热水蓄热调峰 为 人 类 境 ！ 善 改 环 火电机组灵活性改造 利用煤电及燃机机组蒸汽作为能 量来源加热熔盐， 量来源加热熔盐， 通过熔盐的储热放热过程实现煤电、 燃机机组热电解耦， 突破供热对机组电负荷调节的限制， 提高煤电、燃机机组运行灵活性。 应用场景 - 火电机组灵活性改造 w w w . x i z i c e . c o m 为 人 类 境 ！ 善 改 环 储热调峰 ：将多余热量存储在熔盐中 。 占地面积： 70mX75m 应用场景 - 火电机组灵活性改造 火电厂灵活性改造：抽汽蓄能 国能河北龙山 600MW 亚临界火电机组 " 抽汽蓄能 " 储热项目 w w w . x i z i c e . c o m 为 人 类 境 ！ 善 改 环 应用场景 - 火电机组灵活性改造 火电厂灵活性改造：抽汽蓄能