风电并网对电网的影响及其策略
风电场并网对电网的影响有哪些
风电场并网对电网的影响有哪些在当今能源转型的大背景下，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了快速发展。
风电场的规模不断扩大，其与电网的并网运行也成为了电力系统中的一个重要环节。
然而，风电场的并网并非一帆风顺，它给电网带来了一系列的影响，需要我们深入了解和研究。
风电场的输出功率具有间歇性和波动性。
这是由于风能的随机性和不确定性所决定的。
风速的变化会直接导致风电机组输出功率的波动，而且这种波动在短时间内可能会相当剧烈。
当大量的风电机组并网时，这种功率波动会在电网中叠加和传播，给电网的频率稳定带来挑战。
电网频率是衡量电力系统运行稳定性的重要指标，如果频率偏差过大，可能会导致电网中的设备故障，甚至引发停电事故。
风电场的无功功率特性也对电网产生重要影响。
风电机组在运行过程中需要从电网吸收或向电网注入无功功率，以维持自身的电压稳定。
然而，不同类型的风电机组在无功功率的控制和调节能力上存在差异。
一些早期的风电机组可能无法有效地进行无功调节，这就可能导致电网局部电压的波动和偏差。
电压的不稳定不仅会影响电力设备的正常运行，还可能降低电能质量，给用户带来不良影响。
风电场的接入还会改变电网的潮流分布。
传统电网的潮流分布是基于固定的电源和负荷分布计算的。
但风电场的接入位置和出力大小是不确定的，这就使得电网中的潮流不再是固定不变的。
新的潮流分布可能会导致某些线路过载，而另一些线路则轻载，从而影响电网的输电效率和经济性。
为了应对这种变化，电网需要加强规划和改造，增加输电线路的容量或者调整电网的结构。
另外，风电场的故障穿越能力也关系到电网的安全稳定运行。
当电网发生故障时，风电机组需要具备一定的故障穿越能力，即在短时间内保持不脱网，并向电网提供一定的无功支持，以帮助电网恢复正常运行。
如果风电机组的故障穿越能力不足，大量风电机组在故障时脱网，将进一步加剧电网的故障程度，甚至可能引发连锁故障，导致大面积停电。
风电场的并网还对电网的电能质量产生影响。
浅析风电并网对电网影响
浅析风电并网对电网影响风电并网是指将风能转换成电能后，通过电网输送到用户端使用的过程。
风电并网的发展对电网运行和电力系统产生了诸多影响，本文将对其影响进行浅析。
首先，风电并网对电网结构和运行方式产生了影响。
传统的电力系统主要由大型火电、水电等发电厂构成，而风电发电机组通常较小，数量众多。
因此，在风电并网后，电网结构发生了变化，由传统的中心集中式电源向分布式电源转变，相应地也改变了电网的运行方式。
风电的并网使得电网的安全性和可靠性进一步增强，可以更好地应对单个电厂发生故障的情况。
其次，风电并网对电网供电能力和负荷均衡产生了影响。
风电的发电能力与风速相关，受自然因素的限制，风电的发电能力存在不稳定性和不可预测性。
这使得电网供电能力变得更为复杂，需要进行合理规划和管理。
同时，风电的并网也会对电网的负荷均衡产生影响。
风电的不稳定性和波动性使得电网容易出现频繁的负荷波动，需要通过电网调度来保持负荷均衡，提高电网的稳定性。
第三，风电并网对电网电压和频率稳定性产生了影响。
风电并网后，由于其产生的风能转换为电能的过程中存在一定的变频和变压，可能导致电网的电压和频率波动。
这对电网的电压和频率稳定性造成了一定的影响。
因此，需要在电网中引入相应的控制策略，如有功功率控制、无功功率控制等，来保持电网的电压和频率稳定。
最后，风电并网对电网的电力质量产生了影响。
由于风电的输出功率具有波动性和不稳定性，其并网可能导致电网的电压波动和谐波问题。
这对电网的电力质量造成一定的影响，可能引起电器设备的损坏或故障。
因此，需要采取相应的措施和技术手段来改善电网的电力质量，如采用STATCOM（静止补偿装置）等有源功率过滤技术来控制电压和谐波。
总的来说，风电并网对电网的影响是多方面的，涉及到电网结构、运行方式、供电能力、负荷均衡、电压稳定性、频率稳定性和电力质量等方面。
为了更好地适应风电并网的影响，需要加强对电网的规划和管理，引入相应的技术手段和控制策略，以提高电网的可靠性、稳定性和经济性。
大规模风电并网对电网的影响
（3）与挪威相连400KV线路解列。
（4）连接sealand的132KV线路以及连接
• 一、风电的等效容量（调度）
• 1、建立风电数学模型的原则
•
首先把风电在电力系统稳定性数学模型分析
中，作为一个元件来对待。无预测时把风电作为
负的负荷（元件），作为负的负荷主要考虑以下
三个方面的问题（1）风电的装机（2）风电的随 机性（不可作为调峰）（3）系统留给风电的备用
空间。有预测时可把风电作为电源（元件），也
电源的供电发生快速波动时，将导致照明灯光闪烁， 通过人眼的感知从而影响人们的正常工作和学习， 因而，电源的电压波动造成灯光照度不稳定，使人 眼视觉产反应的过程称为闪变。电压闪变觉察频率 范围为1~25HZ，敏感的频率范围为6~12HZ。
• 3 、电压偏差（Voltage deviation）
• 供电系统在正常运行方式下，总负荷或其部分负
许偏差为额定电压的7%。
• 4、频率偏差（Frequency deviation）
• 供电系统总负荷或其部分负荷改变，导致供电频 率偏离额定频率的缓慢变动，通常称为频率偏差，即：
fd f fN
式中：f为实际频率；fN为额定频率（50HZ）。 国标GB/T15945-1995规定我国供电频率允许偏差：
第四部分 提高电力系统电压稳定性的措施
• 一、电力系统规划设计方面 • 应考虑经常条件外，应满足以下技术要求： • （1）合理划分受端系统，电源（远方及就
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
风电并网对电网的影响及应对措施分析
1我国风电发展概况我国具有丰富的风能资源,为风力发电的发展创造了先决条件。
近年来,随着风机、电力电子、并网等方面技术的创新与快速发展,我国风电的发展较快。
国家气象局提供的数据表明,我国能够利用风能的面积为234万平方千米,可开采的风能资源储量已达42亿千瓦[1]。
据电力行业最新统计,2019年第1季度,全国新增风电装机容量478万千瓦,包括海上风电12万千瓦,累计并网装机容量达到1.89亿千瓦,全国弃风电与弃风率持续下降。
可见,风力发电在我国新能源的开发利用方面具有突出的发展潜力。
2风力发电对电网的影响2.1电能质量的影响风力发电系统在并网时会对电网的电能质量产生一定的影响,其影响主要体现为电网电压的波动,频率的变化以及产生谐波。
风力发电机输出的功率受到风速的影响,具有间歇性和随机性,因此就造成电网中电压的波动,对于电网和用户,电压的波动会对电网中变压器,线路绝缘和用户侧的用电设备造成不同程度的损害。
同时波动性的功率也会造成风机接入电网的潮流处于重新分配的过程,不但使电压产生偏差,也对频率造成影响[2]。
当电网频率发生改变,变电站变压器的励磁电流也会相应改变,对电力系统无功平衡和电压的调整增加困难。
风电场中异步发电机在并网时用到大量的电力电子设备,由于电力电子设备的非线性特性,会向电网注入谐波,使电气设备的损耗增加,绝缘老化速度加快以及产生干扰信号使继电保护设备误操作。
2.2电网稳定性的影响现代电力系统的特点是发电、输电、用电必须具备同时性,这就要求发电站的出力可控,稳定。
而风力发电出力的间歇性和随机性,对整个电网的稳定运行及电网调度产生较大的影响。
特别是大规模风电站并入电网时,必然会对电网的稳定以及电能质量的控制带来困难,情况严重时,甚至可能会造成大片面积风电机组脱网、电网电压和频率的失衡等重大事故,给工业生产带来经济损失和干扰人们正常的工作生活。
另外,由于异步发电机组发电过程中会从电网吸收一定数量的无功功率,并且很难对电压进行控制,会造成风力发电站并网点处的电压降低以及增加线路、变压器和用电设备的电能损耗,不利于电网在发生故障时电压的恢复和系统的稳定[3]。
风电并网对电网的影响及风电利用的优化
风电并网对电网的影响及风电利用的优化摘要：随着风能资源的大规模开发，单一风电场装机容量的不断增加，风力发电在电网中所占的比例也逐步增加。
大量风电的接入使原电网的潮流分布发生改变，且风速的间歇性和随机性会使风力机输出的功率不稳定，而波动的风场输出功率会严重影响电网电压。
所以，风电接入对区域电网电压稳定性影响的研究，对规划和开发风电场都具有现实的指导意义。
关键词：风力发电；风电技术；风电并网1. 风电并网对电网的影响及并网难的原因1.1 风电并网所产生的影响（1）网损方面来看，由于我国的风能取之不尽其资源丰富，对于规模较大的地区进行开发的地理位置条件也十分的合理，这是因为这种地点一般都是比较偏远的西北地区。
在电网的末尾将一部分的风电接入，其中能够满足此地的一部分负荷，从而降低主要进行输送的功率，不仅如此，还能够降低电压以及网损。
（2）电能的质量方面来看，在进行输出的时候风机的功率会受到风速影响的变化且变化十分的随机，将会使得注入电网的有功以及无功的功率发生变化，从而造成电网电压的轻微浮动；不仅如此，在进行风力发电时期内的并网以及脱网等步骤会对电网的电压造成一定的冲击，从而会造成电压的不稳定现象。
（3）从电网的稳定方面来看，原有的电网其电压的稳定性对于风电场装机的容量产生了很大的限制作用，一些限制会由于电网所进行的规划并没有和谐的共同发展，从而在接入风电场的容量时产生震荡。
也就是说，如果风电接入量过多的话，原来的电网电压的稳定性会受到威胁。
从另一个角度来说，如果风电接入的容量过大，那么风机在发生了一些故障的过程中，还使用被动的保护机制，那么就将会使得这一整个的系统变得更加的难以恢复。
（4）对于发电的计划以及调度方面来看，在风电进行了并网这一操作之后，若是相关的电力系统不随之做出一些改变来优化程序，那么这一系统的灵活性以及性能可能不足以承受风电功率的大幅度以及高频率的波动，不仅如此其电能本身的质量问题也会受到很大程度的影响，会拉低风电功率的整体水准[1]。
风电并网对电网影响
风电并网对电网影响1.1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。
1.2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对我的相连，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。
1.3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。
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风电并网对电网的影响及其策略-机电论文
风电并网对电网的影响及其策略
李梦云
（武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070）
【摘要】目前，中国风电已超核电成为第三大主力电源。
但风力电场等分布式电源对电力网络的日益渗透的同时，给现代电力系统带来了很多方面的影响，比如改变了电力网络中能量传递的单向性，对现有配电网的稳定性产生较大的影响（尤其是对电网电压稳定性的影响）。
因此，对风电并入配电网后产生的影响及其应对策略进行相关的研究是非常具有现实意义的。
介绍了风力发电目前的发展状况和风电接入电网后对电力系统带来的影响，尤其是针对风电场并网后对电网的稳态电压的稳定性，以风速和风电机组的功率因数作为影响因素，从原理上，分别分析其对含风电场的电网的稳态电压的影响。
最后在此基础上，提出初步的应对策略。
关键词风力发电；电网；稳态电压；影响；策略
0 前言
随着日益增长的电力负荷、能源的短缺、环境恶化的愈发严重，以及用户要求电能质量的提高，大家越来越关注DG（分布式发电）。
研究表明，分布式发电的发展可以反映能源的综合运用、电力行业的服务程度和环境保护的提升。
尤其是其中的风力资源，因为其是可再生能源、开发潜力大、环境和经济效益好，因此得到了广泛的应用，使风力发电成为分布式发电中重要的发展方向，同时也使其成为一种当今新型能源中发展迅速的发电方式。
1 风电并网对电力系统的影响
风电场并入配电网，使输电网对部分地区的电力输送压力得到缓解和电力系统的网损得到改善的同时，也对电力系统产生了许多不好的影响如电压波动、闪变等。
同时由于风具有随机性，其输入电网的有功和无功有很大的波动性。
风速的不可预测这一特性，使我们不能对风电进行准确而又可靠地出力预测，我们需要更加注重负荷跟踪、备用容量等，提高了风电场的运行成本。
风电并网增加电力系统调峰调频的难度，不仅需要风电场容量，而且需要风电场快速响应负荷变化；风电机组并网时，会不可避免的对电网有冲击电流。
风电场与电网的联络线的潮流的双向性，使并网后的电网的继电保护的保护配置提高了要求。
2 风电并网对电网电压的影响
配电网的电压分布情况由电力系统的潮流所决定，当电力网络中电源功率和负荷发生变化时，将会引发电力网络各个母线的节点产生变化。
对风电并网的配电网来说，风电场的功率的波动会影响电网电压出现偏移。
由于风电场接入配电网后，风电场的接入点的变化、有功功率和无功功率的不平衡等，会导致无功功率从无功源流向负荷。
风电场的电压偏移会影响风电场的接入容量和风电并网后电力系统的安全运行。
2.1 风速变化对配电网电压的影响
将接入风电场的配电网系统的供电线路作等值电路，则风电场并网点至无限大系统两端的电压降落为：
U1-U2=I(R1+R2+jX1+ jX2) （1）
上式中，U1为风电场的输出电压，U2为电网电压，R1、X1表示风电场的电
阻和电抗，R2、X2表示电网的电阻和电抗。
取流入风电场的功率方向为正。
由于风电场的视在功率S=P+jQ= U1I可以求得电流I。
并进一步得到
U1-U2=[P(R1+R2)+Q(X1+X2)]/U1+j[P(X1+X2)-Q(R1+R2)]/U1 （2）上式中等号后的前一部分为电压降落的横向量，意义为电压幅值的大小；后一部分为纵向量，意义为电压相角的大小。
近似计算的时候，可以忽略电压降落的横分量。
可得：
U1-U2=[P(R1+R2)+Q(X1+X2)]/U1 （3）
由于线路上流经的无功功率对电压的偏差产生影响。
在配网中的线路的分布电容较小的情况下，若风电机组为恒速风电机组，风电机组的有功功率增大时，其吸收的无功功率也会随着增长。
此时，线路电抗的无功功率会随着线路流经的有功功率的增加而增长，如果PR+QX0，电网侧电压高于风电场的电压。
若风电机组为恒功率变速风电机组，可以通过解耦控制有功功率和无功功率，使风电场和电网实现有功功率的交换。
不过电压也可以能在风电机组输出的有功功率大的时候降低，因为其有功功率经过线路时消耗了无功功率。
在配网中的线路的分布电容较大的情况下，不管是基于恒速风电机组的风电场还是基于恒功率变速风电机组的风电场，若其风电机组发出的有功功率较小甚至停发，电网侧电压会在线路容性充电功率的影响下稍微低于风电场的电压。
由上述可知，当风电场的有功功率和无功功率变化时，会导致风电场侧的电压随之改变。
而风电场侧也会进一步影响到全电力网络的潮流分布。
2.２不同功率因数对配电网电压的影响
目前国内主流风电机组为双馈式风电机组，由于其可以通过对变流器的控制源的触发角的改变来调节其在发电机的转子侧的逆变器的功率角，进而达到控制其
无功的目的。
因为风电机组的有功功率P跟功率因数有关,P可以用电压U、电流I和功率因数的乘积表示。
假设P不变，在功率因数增大的情况下，若I增大，因为UI减小，则U减小。
若I减小，因为电阻和电抗不变，功率因数角减小，则U减小。
所以若风电场中的风电机组输出的有功功率不变，增大功率因数会引起风电场出口的电压的减小，从而影响电网中的潮流分布，改变电网中的其他节点的电压，反之亦然。
3 应对策略
由上述分析可知，风电场接入配电网时，造成配电网中有功功率和无功功率的不平衡是配电网中影响稳态电压的稳定性的主要原因。
基于此，本章对于提出几点初步的应对策略。
（1）在建造风电场前，根据该地区的实际情况，如自然资源、电网的设备、用户负荷等方面，对风电机组做出合理的选择。
不同类型的风电机组有不同的特点，接入配电网后也会对配电网的电压产生的影响也有区别。
同时风电场内也可以通过一些无功补偿装置来使并网点的电压得到提高。
（2）考虑到风电机组的有功功率对配电网的电压的影响，通过对风电场的风速的预测、以及对其有功功率的控制与分配等，从而提高其电压质量，改善其对电压的影响。
（3）除了从风电场方面进行考虑外，对电力系统来说，在无功充足的情况下，应该通过一定的方式，主动对系统中的电压进行调节，比如增加一定的备用容量、改变有载变压器的变比的方式。
4 总结
风电场并入电网后对该电网内的各个节点的电压的作用影响着电力系统网络的正常稳定运行和良好的电能质量。
因此，研究风电场并网后对配电网的稳态电压的稳定性影响具有十分重要的现实意义。
本文简略介绍了风力发电的发展状况，以及风电接入电网后对电力系统带来的影响。
并且从风速和风电机组的功率因数两方面，重点分析了风电场并网后对电网的稳态电压的稳定性的影响。
最后针对其影响原理，提出初步的应对策略。
参考文献
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［责任编辑：刘展］。