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1、最新整理风电并网对电力系统的影响及改善措施 摘要:于风电场是一种依赖于自然能源的分散电源，同时目前大多采 用恒速恒频异步风力发电系统，其并wang运行降低了电wang的稳定性和电能质 量。着眼于并wang风电场与电wang之间的相互影响，特别是对系统稳定性以及 电能质量的影响，对大型风电场并 wang运行中的一些基础性的技术问题进行了 研究。关键词:风电场；并wang；现状分析。一、引言风力发电作为一种重要的可再生能源形式，越来越受到人们的广泛关注，并wang型风力发电以其独特的能源、环保优势和规模化效益，得到长 足发展，随着风电设备制造技术的日益成熟和风电价格的逐步降低，近些年来， 无论是发
2、达国家还是发展中国家都在大力发展风力发电。风力发电之所以在全世界范围获得快速发展，除了能源和环保 方面的优势外，还因为风电场本身所具有的独特优点：（1）风能资源丰富，届于活洁的可再生能源；（2）施工周期短，实际占地少，对土地要求低；（3）投资少, 投资灵活，投资回收快；（4）风电场运行简单，风力发电具有经济性；（5）风力发 电技术相对成熟。自20世纪80年代以来，大、中型风电场并wang容量发展最为 迅猛，对常规电力系统运行造成的影响逐步明显和加大 ,随着风电场规模的不断 扩大，风电特性对电wang的负面影响愈加显著，成为制约风电场建设规模的严 重障碍。因此深入研究风电场与电 wang的相互作
3、用成为进一步开发风电所迫切 要求解决的问题。其局限性主要表现在：（1）风能的能量密度小且不稳定，不能 大量储存；（2）风轮机的效率较低；（3）对生态环境有影响，产生机械和电磁噪声； 接入电wang时，对电wang有负面影响。二、我国风力发电装机容量现状根据中国风能协会发布20xx年中国风电装机容量统计报告 中数据显示，20xx年，中国（不包括台湾地区）新增安装风电机组 7872台，装 机容量12960MW同比下降 26.5%;累计安装风电机组 53764台，装机容量 75324.2MW 同比增长 20.8%。20xx-20xx年中国新增及累计风电装机容量区域装机情况图（引自20xx年中国风电装
4、机容量统计）20xx-20xx年中国各区域累计风电装机容量图（引自20xx年 中国风电装机容量统计）三、风电并wang对电力系统的影响风力发电是一种特殊的电力，它以自然风为原动力，风资源的随机性和间歇性决定了风电机组的输出特性也是波动和间歇的。作为发电机构的异步发电机在发出有功功率的同时，需要从系统吸收无功功率，且无功需求随有 功输出的变化而变化。当风电场的容量较小时，这些特性对电力系统的影响并不 显著，但随着风电场容量在系统中所占比例的增加，风电场对电力系统的影响会越来越显著。本文主要从以下几个方面讨论并wang风电场对电力系统的影响，包括并 wang过程对电 wang的7中击、对电 wan
5、g频率、电 wang电压、电 wang稳 定性、电能质量以及继电保护的影响。1、并wang过程对电wang的7中击异步电机作为发电机运行时，没有独立的励磁装置，并wang前发电机本身没有电压，因此并 wang时必然伴随一个过渡过程。直接并 wang 时，流过58倍额定电流的冲击电流，一般经过几白毫秒后转入稳态。异步发 电机并wang时冲击电流的大小，与并 wang时wang络电压的大小、发电机的暂 态电抗以及并wang时的滑差有关。滑差越大，则交流暂态衰减时间越长，并wang 时冲击电流有效值也就越大。风力发电机组与大电wang并联时，合闸瞬间的冲击电流对发电机及电 wang系统安全运行不会有
6、太大影响。但对小容量电wang而言，风电场并wang瞬间将会造成电wang电压的大幅度下跌，从而影响接在同 一电wang上的其他电器设备的正常运行，甚至会影响到整个电wang的稳定与安 全。目前可以通过加装软起动装置和风机非同期并wang来削弱冲击电流，但会给电wang带来一定的谐波污染。2、对电wang频率的影响风电场对系统频率的影响取决于风电场容量占系统总容量的比例。当风电容量在系统中所占的比例较大时， 其输出功率的随机波动性对电 wang 频率的影响显著，影响电 wang的电能质量和一些对频率敏感负荷的正常工作。 这就要求电wang中其他常规机组有较高的频率响应能力，能进行跟踪调节，抑
7、制频率的波动。考虑到风电的不稳定性，当风电 于停风或大失速而失去出力后， 会使电wang频率降低，特别是当风电比重较大时，会影响到系统的频率稳定性。 消除该影响的主要措施是提高系统的备用容量和采取优化的调度运行方式。当然,当电力系统较大、联系紧密时，频率问题不显著。3、对电wang电压的影响风力发电出力随风速大小等因素而变化，同时 于风力资源分布 的限制，风电场大多建设在电 wang的末端，wang络结构比较薄弱（短路容量较 小），因此在风电场并wang运行时必然会影响电wang的电压质量和电压稳定性。另外，风力发电机多采用感应发电机，感应发电机的运行需要无功支持， 因此并 wang运行的风力
8、发电机对电wang来说是一个无功负荷。为满足风力发电场的无 功需求，每台风力发电机都配有无功补偿装置。目前常用的是分组投切电容器，其最大无功补偿量是根据异步发电机在额定功率时的功率因数设计的。 即在额定 功率时无功补偿量必须保证功率因数达到设计的额定功率因数， 一般大于0. 98。 于分组投切电容器不能实现快速连续的电压调节，对快速的电压变化无能为力。风力发电对电 wang电压的影响主要有慢的（稳态）的电压波动、快的电压波动 （1lJ闪变）、波形畸变（111J谐波）、电压不平衡（即负序电压）、瞬态电压波动 （11J电压跌落和凹陷）等。4、对电wang稳定性的影响风电接入系统引起的稳定问题主要是
9、电压稳定问题。这是于：（1）普通的无功补偿方式为电容器补偿,补偿量与接入点电压的平方成正比，当系统电压水平降低时,无功补 偿量下降很多，而风电场对电wang的无功需求反而上升，进一步恶化电压水平， 严重时会造成电压崩溃，风机被迫停机；（2）在故障和操作后未发生功角失稳的情况下，部分风电机组于自身的低电压保护而停机，风电场有功输出减少，相应地系统失去部分无功负 荷，从而导致电压水平偏高，甚至使风电场母线电压越限；（3）故障切除不及时，会发生暂态电压失稳； 风电场出力过高有可能降低电 wang的电压安全裕度，容易 导致电压崩溃。总而言之，并wang型风电场对于电wang稳定性的主要威胁，一 方面是
10、风速的波动性和随机性引起风电场出力随时问变化且难以准确预测，导致风力发电接入系统时潜在安全隐患；另一方面是弱电wang中风电注入功率过高引起的电压稳定性降低。5、对电能质量的影响风电对于电力系统是一个十扰源。风电对电能质量的影响主要 有以下三方面(前述对电压的影响是最重要的方面)：(1) 风速变化、湍流以及风力机尾流效应造成的紊流， 会引起风 电功率的波动和风电机组的频繁启停，风机的杆塔遮蔽效应使风电机组输出功率 存在周期性的脉动；(2) 软起动并wang时，软起动装置引起的各次谐波；(3) 风电经ACZDCXAC并wang时，于脉宽调制变换器产生的 谐波。谐波的次数和大小与采用的变换装置和滤波系统有关。
