风电大规模并网对电网的影响
浅析风电场并网对电力系统的影响
场容量过大 的话 ， 电流冲击会 直接 影响到电网正常运转 ， 如果 电
场容量过小 的话 ， 则不会 对电网的正常运转产生影响。当然 ， 异 步发 电机 的冲击 电流与 电网电压 、滑差率 以及暂态 电抗等有着
电能的质量不仅仅包括波形质量 、 频率质量 而且 还包括 电 压质量 ，风电场并网对于电能的质量影响主要是来 自于对于这
运 营过程 中， 风电场有关管理人 员会采用软启动的方式 ， 对 风电 场进行控制 ．其 目的必然是为 了进一步减少 风电场对 于电力系 统 的冲击 。但是 ， 正是 因为采用 这种软启 动的方式 ， 加上 软启 动
中包含着其他 电力 电子设备 ， 使得风 电场 电力设备 出现谐波 ， 影
响电力 系统 的稳定性 第二 ， 在实际的风 电场并网运行过程 中，
以保证风 电场容量 的调频力度 ， 从而做好 电力系统功率 的平衡 。
但是 ，需要注意 的是 ．正是 由于我 国电力 系统 电源构成 的复杂 性， 使 得快速调频机组要 么成本过高 ， 要 么机组匮乏 ， 这些 问题 不仅需要 资金还需要技术的支持。因此 ， 如何 降低风 电场并 网对 电压稳定性 的影 响， 是今后变 电场研究的重要方 向。
目前来看 ， 在 实际的风电场建设 中采用最多 的是异 步发 电 机， 异步发 电机 与同步发 电机不 同， 它没 有独立 的励磁 装置 ， 因 此要想建立磁场 ， 就必须要 从电网中吸取 。 有关人员如果将风 电
机并 入电网 ， 就 会直接产生 电流 ， 这个 电流就是一 种冲击 电流 ， 这种 冲击 电流是会 随着风 电场容量 的变化而变化 的，如果风 电
风 电本 身无 疑具有 良好的生态 效益 ， 属 于清洁能 源 ， 利于
海上风电场并网的影响及对策
海上风电场并网的影响及对策海上风电出力随机性强，间歇性明显，机组本身的运行特性和风资源的不确定性，使得风电机组不具备常规火电机组的功率调节能力。
因此，海上风电场并网会对电网的运行产生一定的影响，本章将从研究风电机组的电气特性出发，详细阐述风电出力的特点，进而指出风电场并网对电网的影响，最后给出相应的解决措施。
3.1 海上风电场并网的影响针对风速的随机性、间歇性导致海上风电功率的不确定性大，以及风电机组本身的运行特性使风电场输出功率具有波动性强的特点，需要从系统电压、频率以及系统的稳定性等方面研究海上风电场出力的特点和海上风电场并网对电网的影响，以提出相应的对策和解决措施。
3.1.1 风电出力的特点（1）风电出力随机性强，间歇性明显。
风电出力波动幅度大，波动频率也无规律性，在极端情况下，风电出力可能在0～100%范围内变化。
风电出力有时与电网负荷呈现明显的反调节特性。
风电场一般日有功出力曲线如图3-1所示。
图3-1 风电场一般日有功出力曲线可见，风电功率出力的高峰时段与电力系统日负荷特性的高峰时段（8：00—11：00，18：00—22：00）并不相关，体现了较为明显的反调峰特性。
一些地区全年出现反调峰的天数可占全年天数的1/3～1/2。
反调峰的现象导致风电并入后的等效负荷峰谷差变大，恶化了电力系统负荷变化特性。
（2）风电年利用小时数偏低。
国家能源局发布数据显示，2014年年底全国并网风电装机容量9581万kW，设备平均利用小时1905h。
其中，海上风电约38.9万kW，设备平均利用小时略高，可达到2500h左右。
（3）风电功率调节能力差。
风电机组在采用不弃风方式下，只能提供系统故障状况下的有限功率调节。
风电机组本身的运行特性和风资源的不确定性，使得其不具备常规火电机组的功率调节能力。
3.1.2 对电网的影响风电等可再生能源接入系统主要有以下问题：（1）通常风能资源丰富地区距离负荷中心较远，大规模的风电无法就地消纳，需要通过输电网输送到负荷中心。
风电并网对电力系统电压稳定性的影响
风电并网对电力系统电压稳定性的影响摘要：近年来随着人们对电能需求的不断增加，为了满足人们的需求，电力企业不断寻求新的供电方式，风力发电作为一种清洁、环保的发电方式，受到了社会各界的关注。
然而，风力发电本身具有随机性和间歇性，这将严重影响电力系统的原有稳定性。
因此，在风电并网过程中，有必要加强对各个方案的评估，以实现电力系统的稳定。
关键词：风电并网；电力系统；稳定性引言能源是国民经济发展的重要基础，是人类社会进步的必要物质保障。
随着经济的发展，能源与国民经济的矛盾日益加深。
而这种矛盾的刺激使我国开始重视能源的发展。
风力发电作为一种新兴产业，既能满足社会用电需求，又能有效减少环境污染。
1风电并网的概述风力发电机组采用异步发电机技术，其静态特性和暂态特性各有特点。
风电场对电网的干预将对区域电网的电压产生一定的影响。
原来，区域电网是根据本地区的使用和生产条件作出的具体调整，具有一定的稳定性。
风电的引入将导致风电自身格局的破坏，这将对风电的稳定性产生一定的影响。
这种影响对电网运行有一定的不利影响，需要在实践中加以研究，并采取一定的措施加以避免。
风电并网是风电发展到一定程度的必然途径，可以有效节约电网供电系统的成本，从而最大限度地利用资源。
然而，在风电网络中，会出现两种不同属性的供电方式，这两种供电方式会产生一定的影响，使其不稳定。
2风电场的电压特性2.1有功出力变化对电压的影响风电机组的输出功率通过0.69/35kv升压变压器、集电架空线和进线电缆送至330kV升压站低压侧。
该段线路短路容量小，电压等级低，等效阻抗电阻参数较大，不可忽视。
因此，有功功率对线路电压降的影响是明显的，有功功率输出越大，影响越严重。
为了提高风力机的发电效率，大多数风力机都配备了变桨距功能，以充分利用风能资源。
风电机组有功功率输出随风速的变化会引起风电场电网的电压波动。
风力发电机组控制系统的控制算法、参数设置和塔影效应都会引起有功功率输出的周期性变化。
风力发电并网对电力系统安全的影响及应对措施
苏 格 兰 的一 栋 别 墅 中 安 装 。 用 于房间照 明。１ ８ ８ ８年 ． 美 国 建
筑 师 查 理斯 主 持 设 计 和 建 设 一 个 风 机 转 子 达 １ ７ 米 的 大 型 风
用 电的高峰时刻 ． 电 网经 常 超 负 荷 运 行 ， 为 了 维 持 电 网 稳 定
需 要 投 入 正 常 运 行 以外 的备 用 发 电机 组 ． 这 些 备 用 的发 电机
运 营 指 南
詈 ■ — 一蕾 皇
风 力发 电并 网对 电力系统安全的影响及应对措施
李 建 军
风 力发 电研 究 的意义 和发 展情 况
— — — ・－ １风 能 的 发 电 原理
．
风 能是 一 种 非 常 清 洁 的新 能 源 ． 并 且 在 全 球 的蕴 藏 量 巨 大， 据 估 计 全 球 可 以利 用 的 风 能 约 为 ２百 万 兆 瓦 ． 大 约 是 全 球 每年 燃 烧 的煤 炭 能 量 的 ３倍 多 。 德 国和 丹麦 的风 力 发 电量 分 别 占本 国 电力 需 求 的 ４ ％和 ５ ％ ，我 国 ８ ０ ％的发 电量 靠 煤 ．
要 的影 响 。
我国２ ０世 纪 ８ Ｏ年 代 才 开 始 接 触 有 关 风 电方 面 的 技 术
由于风电的技术要求高 ． 我 国并未大规 模发展风 电 ． 当 时 很
（ ２ ） 采 取 的措 施 。 在 全 国范 围 内增 加 用 于 调 峰 的 正 向 、 负
向 旋转 备用 容量 这 种 方 法 最 直 接但 是 会 大 幅 度 增 加 电 网的
风 力 发 电量 及 技 术 与 欧美 发达 国家 还 有 很 大 差 距 大力 发 展
。 太 阳 的热 辐 射 不 均 匀 会
风力发电并网对电网的影响概述
风力发电并网对电网的影响概述摘要：风能作为一种清洁能源，越来越受到各个国家的重视。
世界范围内风电装机容量一直在增加。
随着装机容量的增加，风力发电对电网的影响也越来越明显。
介绍风力发电的并网条件及并网特点，不同风力发电机与电网的并入方式；介绍风电并入电网对电网的影响和我国的电网结构及内蒙古地区电网的大概结构。
关键词：风力发电并网风电场中图分类号：tm614 文献标识码：a 文章编号：1007-3973（2013）002-076-021 风力发电概述1.1 风力发电形式风力发电有两种：一是离网发电；二是并网发电。
目前中国的风力发电还处于试点阶段，并网发电的技术不够成熟。
比较成熟的是北欧和美国。
并网并不是一件很简单的事情，能够并网的电流具备正弦波交流50hz，另外还有电压和功率等。
风机的离网应用有多种多样，主要可以分为以下几类：（1）为蓄电池充电：这种应用大多是指单一家庭住宅使用的小型风力发电机。
（2）为边缘地区提供可靠的电力，包括小型和无人值守的风力机。
风力发电机通常与蓄电池相连，而且也可以与光电池或柴油发电机等其他电源联机，为海上导航和远距离通信设备供电。
（3）给水加热：这种系统多用于私人住宅。
典型的用法是将风力发电机直接与浸没式加热器或电辐射加热器相连。
（4）边远地区的其他使用：包括为乡村供电、为小型电网系统供电，以及为商业性冷藏系统和海水淡化设备供电。
在离网风力发电系统的应用中，占主导地位的是利用风力发电机为蓄电池充电。
这类风力发电机的转子直径通常小于5m，而且其额定功率低于1000w。
独立的风电系统主要建造在电网不易到达的边远地区。
1.2 风力发电的特点风力发电与火力发电相比，有其自身的缺点和优点，主要有：（1）装机规模灵活，可根据资金情况而决定一次装机的规模。
（2）它是一种不污染环境，也不消耗资源的清洁能源，所需的动力只是自然界中的风。
（3）投入资金少，有一台风力机的资金就可以安装一台，投产一台。
风力发电对电网运行的影响及对策
风力发电对电网运行的影响及对策近年来，随着全球化石油能源的日益匮乏，加上日本地震带来的核电警示，加快包括风电在内的安全性清洁能源产业的发展已成为大势所趋。
大规模的风力发电需实现并网运行，国外风电大国虽然对风力发电和电网运行积累了一些经验，但由于我国电网结构的特殊性，风力发电和电网运行如何协调发展已成为风电场规划设计和运行中不可回避的最重要课题。
一、我国风力发电对电网运行的影响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体现在电网调度、电能质量和电网安全稳定性等方面。
1.1对电网调度的影响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，需要电网侧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。
1.2对电能质量的影响风电机组输出功率的波动性，使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、谐波和周期性电压脉动等现象，尤其是电压波动和闪变对电网电能质量影响严重。
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。
在变速风电机组中大量使用的电力电子变频设备会产生谐波和间谐波，谐波和间谐波的出现，会导致电压波形发生畸变。
1.3对电网安全稳定性的影响电网在最初设计和规划时，没考虑到风电机组接入电网末端会改变配电网功率单向流动从而使潮流流向和分布发生改变的特点，造成风电场附近的电网电压超出安全范围，甚至导致电压崩溃。
大规模的风力发电电量注入电网，必将影响电网暂态稳定性和频率稳定性。
浅析大容量风电并入电网对电力系统的影响
１ 风 电 场 接 入 对 电 力 系 统 的 影 响
对 于 大 同电 网而 言 ，其 已经 形成 了 ５ ０ｋ 电源 支撑 ， ２ Ｖ ０ Ｖ ２ ０ｋ
定性 ，非 常 有可 能在送 电的 高峰 时段 给局 部 的 电网造 成输 电方面
的 阻塞 。
多环 网 ， 目通 过 ５ ０ｋ 的线路 和 山西 电 网及 京津 塘 电 网联 网 。 并 ０ Ｖ 其 存在 的 问题主 要包 括 ： （） １ 电源 的结 构 性矛 盾 较 为突 出， 电类型 较 为 单 一 ， 火 电 发 以
１１３ 对 电网潮 流方 面 的影 响 ．．
平衡 、 于 电压 稳 定性 的 影 响 、 电 网潮 流 方面 的 影 响 、 电 网调 对 对 对 度方 面 的影 响等方 面 。本文 对大 同电 网接入 大容 量 风 电的应 对 措 施进 行 了阐述 ， 要体现 在 对风 机设 备 方面 的选 型加 以重 视 、 容 主 大 量风 电场和 抽 水 蓄能 电站进 行联 合 运行 、应 该超 前 考虑 风 电 的大 规模 接入 等方 面 。
誊 气 程 动 Ｄｎｉｎｃ ｎｙＺｏｇｕ 电 工 与自 化◆ ｉｑｏｇｈ ｇｕｉｎｈ ａ ｇ ｅ ｄ ａ
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浅析 大容量风 电并入 电网对 电力系统 的影 响
关 国 英
（ 西省大同市供电公司 ， 山 山西 人 同 ０ ７ ０ ） ３ ０ ８
（） ３ 电网 的规模 在 不 断扩 大 ， 同时 网络 的结 ห้องสมุดไป่ตู้ 也 日益 复 杂 ， 电 电功率 的相关 变化进 行追 踪 ，不能够 对 发电计 划作 出相应 的 调整 ， 网出现 故障 的相 关概 率 也在不 断 增加 ，大规 模 的风 电接 入 对 于大 那 么系 统的动 态稳 定性 以及 电能质 量会 受到非 常显著 的影 响。 同电 网而言 ， 其的运 行 调度 也是 一个 全 新 的挑 战 。 对
大规模风电并入电网对电力系统的影响
大规模风电并入电网对电力系统的影响摘要：风力发电是可再生能源发电形式中技术最成熟、最具开发规模和商业化发展前景的，然而风电场的出力不可控，为配合风电场出力的频繁波动，需要其他常规发电厂出力及系统备用的频繁改变。
随着新能源风电总装机容量的增加，这些问题将会严重影响电力系统的安全性、可靠性、经济性等指标。
分析风电并入电网后对电力系统的影响对于新能源应用水平的提高和我国电力事业的发展都有着积极的意义。
针对于此本文就大规模风电并入电网对电力系统的具体影响进行了分析。
关键词：风力发电；电力系统；电能质量随着风力发电技术的快速发展和国家在政策上对可再生能源发电的重视，我国风力发电建设已进入了快速发展的时期。
我国风资源较丰富，但适合大规模开发风电的地区一般都处于电网末端，由于此处电网网架结构较薄弱，因此大规模风电接入电网后可能会出现电网电压水平下降、线路传输功率超出热极限、系统短路容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题。
一、风电对电力系统电压的影响电压稳定问题取决于风电场及接入电网的无功特性。
由于一般风能资源丰富地区距离负荷中心较远，大规模的风力发电是无法就地消纳的，需要通过输电网远距离输送到负荷中心。
在风电场的风电出力较高时，大量风电功率的远距离输送往往会造成线路压降过大，风电场的无功需求及电网线路的无功损耗增大，电网的无功不足，局部电网的电压稳定性受到影响、稳定裕度降低。
随着接入风电容量的增大。
风电场从系统中吸收的无功功率逐渐增大，如果系统不能提供充足的无功，网内相关节点电压会逐渐降低。
电网的电压稳定极限限制了风电场最大的装机容量，在电网规划没有与风电规划协调时，往往电网接纳风电的能力不能适应风电规划的发展，接入的风电场容量受到电网自身条件的限制。
通过采用一定的无功补偿手段，可以增加电网的电压稳定裕度，提高风电场的最大装机容量。
如果在风电场中安装一定容量的无功补偿装置（如并联电容器组）来提高风电场并网点的电压水平，能够改善风电接人地区的电压水平，提高电压稳定裕度，增加风电场的最大装机容量。
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由于风能具有随机性、间歇性、不稳
定性的特点,当风电装机容量占总电网容量的比例较大时会对电网的稳定和安全运行带来冲击。
本文针对这一问题,阐述了大规模风电并网后对电力系统稳定性、电能质量、发电计划与调度、系统备用容量等方面的影响。
并对风电的经济性进行了分析。
风电并网对电网影响主要表现为以下几方面：
1.电压闪变
风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启动时仍然会产生较大的冲击电流。
当风速超过切出风速时，风机会从额定出力状态自动退出运行。
如果整个风电场所有风机几乎同时动作，这种冲击对配电网的影响十分明显。
不但如此，风速的变化和风机的塔影效应都会导致风机出力的波动，而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内(低于25Hz)，因此，风机在正常运行时也会给电网带来闪变问题，影响电能质量。
已有的研究成果表明，闪变对并网点的短路电流水平和电网的阻抗比(也有说是阻抗角)十分敏感。
2.谐波污染
风电给系统带来谐波的途径主要有两种：一种是风力发电机本身配备的电力电子装置，可能带来谐波问题。
对于直接和电网相连的恒速风力发电机，软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连，因此会产生一定的谐波，不过因为过程很短，发生的次数也不多，通常可以忽略。
但是对于变速风力发电机则不然，因为变速风力发电机通过整流和逆变装置接入系统，如果电力电子装置的切换频率恰好在产生谐波的范围内，则会产生很严重的谐波问题，不过随着电力电子器件的不断改进，这一问题也在逐步得到解决。
另一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振，在实际运行中，曾经观测到在风电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。
与电压闪变问题相比，风电并网带来的谐波问题不是很严重。
3.电压稳定性
大型风电场及其周围地区，常常会有电压波动大的情况。
主要是因为以下三种情况。
风力发电机组启动时仍然会产生较大的冲击电流。
单台风力发电机组并网对电网电压的冲击相对较小，但并网过程至少持续一段时间后(约为几十秒)才基本消失，多台风力发电机组同时直接并网会造成电网电压骤降。
因此多台风力发电机组的并网需分组进行，且要有一定的间隔时间。
当风速超过切出风速或发生故障时，风力发电机会从额定出力状态自动退出并网状态，风力发电机组的脱网会产生电网电压的突降，而机端较多的电容补偿由于抬高了脱网前风电场的运行电压，从而引起了更大的电网电压的下降。
风电场风速条件变化也将引起风电场及其附近的电压波动。
比如当风场平均风速加大，输入系统的有功功率增加，风电场母线电压开始有所降低，然后升高。
这是因为当风场输入功率较小时，输入有功功率引起的电压升数值小，而吸收无功功率引起的电压降大;当风场输入功率增大时，输入有功引起的电压升数值增加较大，而吸收无功功率引起的电压降增加较小。
如果考虑机端电容补偿，则风电场的电压增加。
特别的，当风电场与系统间等值阻抗较大时，由于风速变动引起的电压波动现象更为明显。
研究发现，使用电力电子转换装置的风力发电机，能够减少电压波动，比如并网时风电场机端若能提供瞬时无功，则启动电流也大大减小，对地方电网的冲击将大大减轻。
值得一提的是，如果采用异步发电机作为风力发电机，除非采取必要的预防措施，如动态无功补偿、加固网络或者采用HVDC连接，否则当网络中某处发生三相接地故障时，将有可能导致全网的电压崩溃。
4.无功控制、有功调度
大型风电场的风力发电机几乎都是异步发电机，在其并网运行时需从电力系统中吸收大量无功功率，增加电网的无功负担，有可能导致小型电网的电压失稳。
因此风力发电机端往往配备有电容器组，进行无功补偿，从而提高电网运行质量及降低成本。
双馈型变速恒频风力发电机对这一系列问题有很好地解决作用，由于添加了控制环节，它具有了以下优良特性：
1)可以实现对无功功率的控制--双馈发电机在实现电压控制的同时还可以从电网中吸收无功功率或是为电网提供无功补偿。
2)可以通过对转子励磁电流的独立控制实现了有功和无功功率的解耦控制。
具体原理是，双馈发电机在转子侧的变频器通过转子电流d轴分量实现对转子转速和力矩的控制，无功和励磁则是通过转子电流的q轴分量来控制的。
同时，电网侧的变频器也以类似的方式工作，d轴分量通过直流电压媒介电路控制有功功率，实现转子侧与电网侧变频器之间的有功交换。
随着风电的高速发展，对风电并网的研究会越来越重要。