风力发电中的电能质量问题分析
风电并网对电能质量的影响及治理

风电并网对电能质量的影响及治理摘要:风力发电具有环保清洁的特点,是现在非常流行的一种可再生能源的一种利用方式,对缓解我国的能源危机,实现可持续发展战略具有重要意义。
我国风力发电经过一段时期的发展,已经具备一定的规模。
但是风力发电并网却对电能质量产生了一些不良的影响,严重阻碍了风力发电的持续发展。
因此,做好风力发电并网对电能质量影响的研究,积极采取措施进行治理,是我国现阶段不可推卸的责任。
关键词:风电并网;电能质量;影响及治理1风电并网对电能质量的影响1.1电压偏差问题电压偏差时风电并网对电能质量不良影响之一,主要是由于系统的无功功率不平衡引起的。
电压偏差的产生主要是在供电系统运行的时候,其在某一个节点中的电压与供电系统的额定电压所产生的差值,这个差值与供电系统的标称电压之间的百分数就叫做这个节点处的电压偏差,正常情况下来说,35kV及以下的供电系统的三相供电的电压正负的偏差绝对值是不超过其标称电压10%的,对于10kV以及以下的三相供电电压其允许的偏差是在标称电压±7%的范围内的,而对于220V的单相供电电压其偏差是在标称电压的7%-10%的范围内。
我们知道,电力系统的无功功率会进入输电网络,从而使得电路首末端产生较大的电压差。
在风力发电并网的过程中,虽然通过并联电容器补偿来调节电压,但是由于电容器投切过程中,存在调节不平滑的问题,也就是说,电力系统的负荷和发电机组的出力都是在不断发生变化的,电网的结构也随着运行的方式变化而变化,这就引起了电力系统运行功率不平衡,同时,这种调节是阶梯性变化的,无法实现最佳的补偿。
这也就导致了无功功率的波动,从而最终引起电压的偏差问题,影响电网的稳定运行。
1.2电压波动问题风电机组电压波动的原理主要是其线路阻抗上所存在的压降,输出功率中有功电流的分量作用在相应的线路电阻上,压降表示为R*Ir,输出功率中无功电流的分量作用在相应的线路电抗上,压降表示为jX*Im,这样就形成了一定的电压压降,当风电机组输出功率发生波动的时候,有功电流以及无功电流就会随着发生变化,从而引起电网电压的波动。
风力发电电能质量问题及治理措施浅析

风力发电电能质量问题及治理措施浅析摘要:现阶段,风力发电在我国已初具规模,但风力发电并网会对电能质量造成不同程度影响,导致电力系统运行期间的安全性与平稳性无法得到根本上保障。
因此,为充分发挥出风力发电技术积极作用,还需要分析存在于风力发电期间的电能质量问题,制定专项可行解决对策。
关键词:风力发电;电能质量;存在问题;解决对策引言我国现代社会发展中,传统能源结构对于整体社会发展建设而言,已经不能满足其需求,因此新能源的有效开发与利用便成为现代能源战略发展目标的关键任务。
以常见太阳能与风能等资源举例,前沿技术使用可实现将太阳能和风能转化成电能资源,从而满足现代社会发展用电需求,有效实现现代电网飞速发展。
不过虽然新能源并网加强了能源的多元化,但同样也对电力系统产生电能质量造成了一定影响,所以需要针对出现的问题采取优化措施,充分提升新能源并网作用与效果。
1风电场运行主要特征1)并网型风电场的规模较大。
与离网型风电场的自主运行相比,并网型风电场的发电量一般都比较大(由几百个以上的风电机组组合而成),为大型电力系统提供了强有力的补偿和支撑,大幅增加了风力资源的实用价值。
2)高度的机械化。
与其他发电方式相比,并网型风电场在运行期间基本实现了无人看管、无人值守的工作状态,外界各项影响因素,如风速、风力等难以对其产生影响。
3)电力的高波动性。
并网型风电场在运行过程中,各发电机组的电能输出功率、实际运行效率等受到风速、风力大小等外界因素的影响,输出的电力具有间断性、高波动性等特征。
风力发电主要是以风速、风力等风能为运行动力,虽然此方式能够充分利用自然资源,有零污染排放的绿色节能优势,无论是占地面积还是施工进度都能获得预期的效果,但此方式也存在一定的缺陷,即风速、风向等无法通过人力进行控制,导致风电场的输出电力往往出现较大的波动,并入电网后导致电网处于不稳定的运行状态。
2风力发电中电能质量问题2.1电压偏差及电压波动在风力发电供电系统运行过程中极易出现电压偏差问题,即理论偏差与实际偏差相差较大,无法从根本上保障电力传输水平。
风力发电存在的问题与发展策略

风力发电存在的问题与发展策略摘要:我国当前阶段,对新能源开发及发展的支持力度愈来愈大,风力发电作为新能源的一种体现取得良好效果,因此我国政府对风电产业给予政策支持和财税补贴,可见,风力发电在国内活跃发展。
文章通过对风力发电技术存在问题进行分析,探讨风力发电技术的发展策略。
关键词:风力发电; 发电技术; 技术发展; 风电技术各地区的居民对电力能源与资源的需求量不断提升,为进一步促进电力能源的持续性进步,积极发展可再生能源与资源,需要构建良好的可再生能源体系,增强节能理念以及管理手段,确保能源的需求得到保证。
1 风力发电技术发展存在的问题(1)风力发电效率低。
在实际的风能能力密度设定中,需要采用较大规模的风轮尺寸的风力发电机,确保双方之间有同等的发电容量。
当前的风轮机风能资源使用效率差,最大化的效率远远小于2/3,甚至容易受到外在因素的影响。
部分水平轴的风轮机使用效率低,最大化的使用效率仅仅达到40%左右,垂直轴风轮机的最大效率仅为30%左右。
(2)风力发电电能波动大。
大多数的风能电源属于过程性的能源内容控制,在发电机的风向与风速有着明显的缺陷,其间歇性、随机性等特征十分明显,风控稳定性差,整个风电机组的电能有着明显的波动性。
(3)风力风电调节存在问题。
目前大部分的风能资源很难被存储到,蓄电的成本过高,大致发电环节的成本大,电位系统的蓄电能力低。
在电力的输入和输出环节要有效地进行电量调节,增强电网中的不可调度性,增强风能的不可控情况,使其可以依据负荷率的大小进行风力风电的负荷查询,改变调度的压力以及难度。
(4)风电场位于落后地区。
大多数的风能资源丰富的地区经济比较滞后,使风电场与负荷中心之间的距离更远,电位网架结构性能弱,电网难以实现远距离电力输送。
故加大风电输送工程的建设,创新电网发展,提升风电资源开发利用。
2 风力发电技术发展策略2.1 加强风电项目工程管理,完善风电并网性能风力发电项目与风电并网性能的正常运转相关,工作者要遵循对应的风电项目基本需求,积极深入施工区域对风电项目的基础情况做综合分析以及监督,发生相关问题需要及时上报,共同寻找出现该种情况的原因,并制定有效的计划以及方案,增强风电工程质量。
风力发电电能质量问题及治理措施浅析

风力发电电能质量问题及治理措施浅析摘要:风力发电作为新时代绿色和可持续发展理念在电力产业中的新应用,受到地理和自然条件的多重影响,导致电力生产过程中出现电流冲击、电压波动和杂波等多种问题。
为了保证电力系统中的电能质量水平,必须要将风力发电机组作为一个重要组成部分来加以重视,而电能品质控制器则是其主要组成之一。
因此,探究如何提升风力发电企业在实际生产活动中电能的质量,以及如何预防、应对和解决风力发电可能出现的各种故障和潜在风险,已经变成了该企业的中心任务。
关键词:风力发电;电能质量;问题;措施1风力发电系统类型与特点1.1恒速恒频风力发电系统在恒速恒频风力发电系统中,通过维持发电机转速的稳定,可以获取与电网频率匹配的电能。
该系统由交流励磁机,永磁无刷励磁电动机及控制系统组成。
它的构造比较简洁,主要是使用同步电机和鼠笼型感应电机作为发电机。
其中,同步电机为转子励磁式结构,鼠笼异步电动机为定子绕组直接绕制而成,它们之间以机械连接方式联接在一起形成一个整体,称为风力机。
同步电机的转速是由极对数和频率所决定的,而鼠笼型感应电机的转速稍微超过了同步电机的转速。
由于这种特殊形式的发电机组具有良好的调速性能,因此它广泛应用于风能利用、船舶电力推进及海上风电等领域。
它的显著特性包括设计简洁、可靠性高、成本低廉以及维护需求较小;其不足之处在于气动效能不高,结构负荷也相对较大,仅能在同步转速下进行操作,而并网操作则相当复杂,风速的变化可能导致其偏离最优运行转速。
1.2变速恒频风力发电系统变速恒频风力发电系统被认为是风力发电领域的主导系统,它的风力机实行变速操作,发电机的转速会随着风速的改变而变化,并通过电力电子转换设备获得恒定频率的电能。
该系统对风电机组进行了模块化设计,并将变桨距控制、双馈异步风力发电机组与直流母线电压协调控制结合起来。
当风速发生变化时,该系统能够在捕捉最大风能的同时,调整发电机的转速,从而实现其最大功率输出。
风力发电场电能质量控制与试验装置研究

风力发电场电能质量控制与试验装置研究摘要:随着国家能源政策的转变,以风力发电为代表的新能源发电已得到了长足的发展。
但是,风力发电机组的大规模并网运行带来了种种电能质量问题,本文介绍几种用于改善或研究风力发电场电能质量控制与试验的装置。
首先综述了风力发电的发展情况,然后对目前电能质量问题研究进行了阐述,最后介绍了几种以电能质量控制为目的的控制与试验装置。
本文论述的几种装置可以为风力发电场电能质量问题研究扩展思路。
关键词:风力发电电能质量控制试验1 风力发电场电能质量问题随着我国能源战略的调整,清洁能源已成为社会广泛讨论的话题。
作为典型的清洁型发电模式,风力发电已经得到了长足的发展,占发电容量的比重越来越大。
但是,大规模风电机组的并网势必带来一些新问题,如电能质量问题,由于风电机组内设置有非线性电气设备,且控制技术较为复杂,将会带来诸如电压波动、谐波等问题,影响着电网的正常运行。
风力发电场电能质量的控制与研究工作已经成为一项重要的课题。
本文以电能质量问题为切入点,介绍几种能够应用风力发电场的电能质量控制与试验装置,通过论述,可以为风力发电场电能质量问题研究扩展思路。
2 电能质量控制近年来,电力系统中的电能质量问题得到了越来越广泛的关注。
大量非线性装置的应用是产生电能质量问题的重要原因之一[1]。
其中包括调速驱动装置、开关型电源、电弧炉、电子镇流器等等。
此外,系统的正常投切操作与故障切除产生的扰动也会影响供电质量。
电能质量问题可以定义为:导致用电设备故障或不能正常工作的电压、电流或频率的偏差。
其内容包括频率偏差、电压偏差、电压波动与闪变、三相不平衡、暂时或瞬态过电压、波形畸变以及电压暂降与短时间中断等。
电能质量的监测、分析与治理已成为电能供应与利用领域的重要课题。
电能质量问题之所以日益引起国内外专家学者的研究兴趣,主要归结于以下几点原因:①计量问题:劣质的电能质量可能会影响电力计量的精度。
②继电保护:劣质的电能质量可能会引起继电保护装置保护功能的失灵。
我国风力发电的瓶颈与对策

我国风力发电的瓶颈与对策热能11—1班张兵201101040532内容简介:我国风力资源的富集地区,电网均比较薄弱,风力发电对电网运行的影响主要是电网调度和电能质量方面。
一.我国风力发电的瓶颈1.电网调度的压力风能资源丰富的地区人口稀少,负荷量小,电网结构薄弱等特点,风电功率的输入必然要改变电网的潮流分布,对局部电网的节点电压也将产生较大的影响。
风能本身是不可控的能源,它是否处于发电状态和所发电量基本取决于风速状况,而风速的不稳定性和间歇性决定了风电机组发电量具有较大的波动性和间歇性,并网后的风电场相当于电网的随机扰动源,具有反调节特性,需要电网预留出更多的备用电源和调峰容量,由于风力发电的不稳定性,增加了风力发电调度的难度。
2.降低了电能的质量风电机组输出功率的波动性,使得风电机组在运行过程中受湍流效应,尾流效应和塔影效应的影响,造成电压偏差,波动,闪变,和周期性电压脉动等现象,特别是电压波动和闪变对电网的电能质量影响严重。
风力发电机中的异步电动机没有独立的励磁装置,并网前本身无电压,在并网时要伴随高于额定电流5~6倍的冲击电流,导致电网电压大幅度下跌。
二.应对风力发电的瓶颈的对策1.加强电网的调节能力加强电网接纳能力的研究,提高电网对风力发电电量的接纳能力。
从整体上确定电网能够接纳的最大的风电装机容量,为风电发展规划提供参考,尽快建立风电并网技术评价机构,为风电的合理接入提供技术支持。
完善风力发电并网的电网调度管理措施,根据电厂的风电功率预测,优化安排其他风电机组发电出力。
2.改善电网结构改善电网结构。
并网发电机组公共连接点短路比越大,引起的电压波动和闪变就越小,合适的电网线路X/R可使有功功率引起的电压波动被无功功率引起的电压波动补偿掉,闪变值也有所减轻,所以,电网线路可通过调节合适的X/R 来降低风力发电对电网电能质量的影响。
提高电网的电压等级,变高压输出为超高压输出,建设新的输电线路并安装自动控制装置以此来降低风力发电传输和分配对电能质量的影响。
风力发电场电力系统的电能质量控制

风力发电场电力系统的电能质量控制第一章:引言随着对可再生能源的需求不断增长,风力发电已经成为当今世界最为重要的清洁能源之一。
然而,由于风力发电受到天气条件的限制,其电能质量控制面临着一系列挑战。
本文将着重讨论风力发电场电力系统的电能质量控制方法和技术。
第二章:电能质量的概念在深入讨论电能质量控制之前,我们首先需要明确电能质量的概念。
电能质量是指供电系统内各种电流、电压和频率的稳定性和纯净性。
对于风力发电场来说,设备的运行稳定性以及电网的稳定性是保证电能质量的关键。
第三章:电能质量问题的挑战风力发电场电力系统面临着一系列电能质量问题。
首先,由于风力的不稳定性,发电机输出的电流和电压波动较大,导致电能波动较大。
此外,风力发电场通常连接到电网中,这意味着存在潜在的电能质量问题传输到电网中。
因此,风力发电场需要采取一些措施来解决这些挑战。
第四章:电能质量控制技术为了确保风力发电场电力系统的电能质量,一些关键的技术被广泛采用。
其中之一是配备有高性能的功率电子设备,如AGC (自动发电控制)和STATCOM(静止同步补偿器)。
这些设备可以有效地调节电流和电压,以维持电能的稳定性。
此外,风力发电场还可以利用电池储能系统来平衡电力需求和供应之间的差距。
电池储能系统可以储存多余的电能,并在需要时释放出来,以保证电网的稳定。
第五章:电能质量监测与评估为了确保风力发电场电力系统的电能质量,电能质量监测和评估必不可少。
通过实时监测电流、电压和频率等参数,可以及时发现电能质量问题,并采取相应的措施进行调整。
对于大型风力发电场来说,可以使用专业的电能质量监测设备进行定期检测和评估。
第六章:未来的挑战与发展趋势随着风力发电技术的不断发展,电能质量控制仍面临着一些挑战。
例如,风力发电场面临的不稳定性问题依然存在,电池储能系统的成本仍然较高等。
然而,随着技术的进步和成本的降低,我们可以预见到电能质量控制技术将变得更加高效和可行。
风力发电并网对电力系统电能质量的影响分析

万方数据
华北TRIC
POWER
需要同步设备和整步操作,只要转速接近同步转 速时,就可并网。显然,风力发电机组配用异步发 电机不仅控制装置简单,而且并网后也不会产生 振荡和失步,运行非常稳定。然而,异步风力发电 机并网也存在一些特殊问题,如直接并网时产生 的过大冲击电流会造成电压大幅度下降,对系统 安全运行构成威胁;本身不发无功功率,需要无功 补偿;过高的系统电压会使其磁路饱和,无功激磁 电流大量增加,定子电流过载,功率因数大大下 降;不稳定系统的频率过于上升,会因同步转速上 升而引起异步发电机从发电状态变成电动状态, 不稳定系统的频率过大下降,又会使异步发电机 电流剧增而过载等。因此,必须严格监视并采取 相应的有效措施才能保障风力发电机组的安全运 行。目前,国内外采用的异步发电机的风力发电 机组并网方式主要有直接并网法、准同期并网方 式、降压并网方法、捕捉式准同步快速并网和软并
O
谐波次数输/出k功W率渚骜乒流谐波次数输/出k功W率潴蒡乒流
698 66l l 102 , 1 l I.68 1.05 1.05 / O.84 1.05 8 9 lO lJ 12 13 I l 1 363 117 , 85l / 295 0 ,O
363
522
谐波电压含有率和谐波电压畸变率比加装前均有 所降低,除2次谐波电流外其他各次谐波电流也均 有所降低,3次谐波电流由原来的2.86 A降低到了
the analytical approach of power quality through it gives corresponding suggestions and measures.
project
cases
in accordance with
Key words:wind power generation;grid connection;power quality;flicker;harmonic
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风力发电中的电能质量问题分析
摘要:风力发电机组近年来在我国发展较为迅速,风电并网成为趋势,但风力
发电带来的电能质量问题不可忽视。
现通过对风力发电系统类型进行介绍,分析
了两种风力发电系统类型对电能质量的影响,并提出了提升电能质量的方法,为
电力系统的正常稳定运行提供参考。
关键词:风力发电;风电机组;电能质量;提升
引言
风能是一种清洁的、有可靠成本效益的发电资源,具有很高的环境效益和社
会效益。
全球市场对于风力发电这样的具有很高环保效益和社会效益的技术有着
巨大且持续增长的需求。
随着风电技术发展,我国风电装机容量不断上升,风力
发电将逐步成为电力系统重要的电力来源。
但受自然、技术等因素影响,风力发
电引起的电压波动、闪变和谐波等电能质量问题阻碍了其发展。
因此,如何控制
好风力发电中的电能质量就显得十分重要。
1风力发电系统类型与特点
1.1恒速恒频风力发电系统
恒速恒频风力发电系统,通过保持发电机的转速不变,获得与电网频率一致
的电能。
其构成相对简单,主要采用同步电机与鼠笼型感应电机作为其发电机。
同步电机转速取决于极对数和频率,鼠笼型感应电机转速则稍高于同步转速。
其
特点是设计简单可靠,造价低,维护量小;缺点是气动效率低,结构负荷高,只
能在同步转速下运行,并网操作实现复杂,当风速改变会使其偏离最佳运行转速。
1.2变速恒频风力发电系统是主流的风力发电系统,其风力机采取变速运行,发
电机转速随风速变化,通过电力电子变换装置得到恒频电能。
在风速变化情况下,通过此系统可以在捕获最大风能的同时调节发电机转速,使其输出最大功率。
同时,变速恒频风力发电系统可以调节发出的有功功率和无功功率,能补偿电网的
功率因数。
此外,该技术还能使发电机组与电力系统之间形成柔性连接。
变速恒
频风力发电系统相比恒速恒频风力发电系统,更易实现并网操作,具有明显的优
越性。
2风力发电对电网电能质量的影响
2.1电压波动和闪变
电压波动指电压方均根值一系列相对快速变动或连续改变的现象。
电压波动
大小可由相对电压变动特性d来描述:
由式(3)可知,风电机组的输出功率与风速、空气密度有关,其值随风况在零功率和额定功率之间不断波动,其中风速影响更大。
由于风电场风速的随机性大,风机功率频繁变化会引起电压频繁波动和闪变。
此外,受塔影效应、偏航误
差等因素影响,风机叶轮的转矩波动会造成风机输出功率的波动。
2.2谐波
恒速恒频风力发电系统在运行过程中没有电力电子元件参与,故没有谐波产生。
软并网装置含有电力电子元件,当机组在工作状态时,将产生部分谐波电流,但因为时间很短可以忽略不计。
变速恒频风力发电系统因要产生恒频电能,采用
了大容量电力电子元件,给电网造成了严重的谐波污染,谐波干扰的程度取决于
电力电子元件装置的整体设计结构及其安装的滤波装置性能,同时也与电网的短
路容量有关。
此外,当风力发电机的无功补偿装置与线路电抗产生谐振,对谐波会起到严重的放大作用。
3提高电能质量的措施
3.1电压波动与闪变的抑制技术
供电网络结构、负荷特性以及电力系统短路容量大小是决定电压波动与闪变程度的重要因素。
同时,频繁启动功率较大的电机也会给系统造成很大冲击。
因而,抑制电压波动与闪变必然要从选择补偿装置、改善设备性能、提高供电能力等几方面来采取相应措施。
一般可通过降压、加设斩波器、串接电阻等方式实现电动机启动特性的改善。
通过如架设专用供电线路之类的供电方式的改造,可以有效降低电压波动和闪变问题的严重程度,但需从经济性角度衡量投资与效益的关系。
采用快速无功功率补偿装置也能很好抑制电压波动和闪变。
3.2电力谐波抑制技术
随着越来越多敏感负荷对滤波效果要求的提高以及全控型功率器件技术的进步,有源电力滤波器开始受到人们的重视。
有源电力滤波器相对于无源滤波器被动吸收固定谐波而言,其能动态产生与补偿谐波形状一致、相位相反的电流,以抵消非线性负荷产生的谐波电流,达到抑制谐波的目的。
有源电力滤波器响应速度快,能实现动态跟踪补偿,滤波效果不受系统参数影响的特点,使其成为抑制电力谐波的良好选择。
除此之外,电抗器、电容器等其他静止无功补偿装置也能对谐波起到较好的抑制效果。
4风力发电及其控制
风能发电技术是一种环保、无污染的新能源开发技术,利用风力取之不竭、用之不尽的特点,来应对当前日趋枯竭的能源环境。
自上世纪七十年代以来,世界上的国家就逐步开始对风力发电技术进行研究,上世纪末,风力发电技术的发展速度令人侧目,世界上风力发电装机容量逐年上升。
结合风力发电过程以及发电机控制技术,风力发电系统主要分为变速恒频发电系统和恒速恒频发电系统,而风力发电机的主要运作方式则分为常规电网电源和独立电源两种供电形式。
不同的技术所带来的效果各不相同,为提高风力发电技术的实际应用价值,降低谐波电流污染,实现更为稳定可靠的运行,促使风力发电向智能化、微风化、直驱化发展。
首先,要实现风力发电规模化、大型化,尽可能减少风力发电占地;其次,要采用变速恒频技术,尽可能的缩小大型风力发电机体积,降低生产成本;最后,要实现智能化控制,利用模糊计算以及神经网络技术,来克服风力发电时的非线性因素,进一步提高风力发电的稳定性以及安全性。
我国风力发电技术水平在不断提高,但是仍旧有许多问题亟待解决,所以要正视目前风力发电技术存在的问题,积极争取社会各方的支持,在原有的基础上不断突破创新,投入一定的资金,不断完善相关政策,从而实现风力发电技术的良性发展,让风力发电技术真正成为我国电力供应的主流技术。
结语
风力发电规模迅速扩大,风电场并网是电力系统发展趋势。
但风力发电过程中产生的电力谐波、电压波动及闪变等问题,严重影响着风力发电的效率。
只有这些问题得到有效解决,才能发挥风力发电效能,使整个发电系统稳定运行。
参考文献:
[1]王刚, 田野. 风力发电机桨叶柔性控制技术的研究及机组优化[J]. 通信电源技
术 ,2017.
[2]黄永宁,张爽,周建丽,等.风电场风力发电机类型对网侧电能质量特性的影响
[J].电力建设,2013,34(5):99-105.
[3]魏巍,关乃夫,徐冰.风力发电并网技术及电能质量控制[J].吉林电力,2014,
42(5):24-26.
[4]李雅倩,茹意,何瑶.风力发电中电力电子技术的应用[J].科技风,2018(17):202,211.
[5]李志伟 , 徐成鑫 . 关于风力发电电气控制技术发展研究 [J]. 中国科技纵
横 ,2017(01).。