风力发电对电力系统运行的影响
探究大规模风力发电对电力系统的影响

探究大规模风力发电对电力系统的影响摘要:随着石化能源的不断消耗,当今人们的环保意识逐渐提高,风能作为占据清洁能源市场最重要地位的一种能源,风能资源的开发利用受到越来越多国家的关注。
风力发电是一种全新性的能源,其的经济成本较低且能循环利用,在未来的技术领域中有着巨大的潜力。
我国风能资源丰富,目前中国风电技术的开发利用取得了巨大进步。
但中国的风能资源开发利用仍然存在诸多问题,本文着重阐述了大规模风力发电机组并网发电对电力系统的影响因素。
关键词:风力发电;鼠笼式异步发电机;双馈式异步发电机;系统稳定性;近年来,得益于我国经济水平快速发展,推动了我国风力发电行业的快速进步。
风力发电是我国电力系统中重要的组成部分,对环境保护和社会能源的可持续发展有着重要的作用。
但因为其受到了技术手段方面的制约,风力发电还存在一定的问题。
随着化工工厂的大量建立对生态环境产生了很大的影响,我们的地下水资源被污染,同时出现沙尘暴、洪水、干旱等等自然灾害,这都是由于我们的地球资源被过度开发浪费导致资源贫乏,所以在这种情况下清洁能源显得格外重要,属于清洁能源的风力发电,即将迎来爆发式的发展机遇。
1 风力发电的特点1.1风能发电的不稳定性风力发电是继光伏发电之后另一种新能源的发电形式,其较光伏、传统化石能源、水力发电而言,有个致命的痛点,那就是不稳定。
主要体现在:(1)风的不稳定性。
时断时续、忽强忽弱,导致了发电断续、电压时高时低,加大了变压器的负荷和空载损耗。
(2)大量谐波的产生。
风能产生电的不稳定性导致大量谐波的产生,增大了电网的负荷(3)风的季节性和时段性,季风期风多,其他时期分少,而一些西北地区,夜晚风多,早上风小。
1.2风能的季节性虽然风具有随机性,但从季节的层面来看,风速呈现一定的规律性。
例如,春季适合放飞风筝,因为春季风速相对稳定且风能充沛。
风电场的春秋季发电量最高,夏季发电量最低,冬季发电量接近全年平均水平。
1.3受地域影响在大自然中刮风这种天气也是凭地域而言的,一般平原适合人们居住的地方这些区域的刮风概率是很小的。
风电大规模并网对电网的影响

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。
风力发电对电力系统运行的影响

风力发电对电力系统运行的影响摘要:作为对电力系统运行有着重要影响的因素之一,风力发电的关键性不言而喻。
该项课题的研究,将会更好地提升风力发电对电力系统运行影响的分析与掌控力度,从而通过合理化的措施与途径,进一步优化该项工作的最终整体效果。
关键词:风力发电;电力系统;运行;影响一、风力发电对电力系统运行的影响分析1.1对电力系统稳定性的影响风力发电是对风能的利用,其本身就是具有较大的随意性与不可控制性。
发电状态和所发电量基本取决于风速状况,而风速自身是非常不稳定的,由于风速度的间接性会对发电机组的稳定性带来影响,所以在一定程度上也给调控电力系统带来了难度。
对于那些电网结构薄弱的地方而言,通过风能发电就很难保证用电的平衡,加上这些地区往往不具备良好的电源结构,最后导致了电网无法吸收消化这些风电资源。
风电流入也会给电网的节点电压带来十分严重的影响。
1.2对电力系统电能质量的影响风电机组的功率输出不稳定,主要是因为风资源的不稳定性以及风电机组的不稳定性造成的。
这种不稳定性会影响到电网的质量,比如出现电压的波动、谐波以及周期性的电压脉动等等。
风力发电对电网带来的负面影响就是电压的波动,而导致风力发电出现电压波动的原因有很多:当风速增大的同时,风电机组出现的电压闪变和电压波动也会随之增大。
另外,风电机组在停止,开始或者切换的时候也容易导致电压波动。
如果利用一部电机作为风力发电机工作的时候,其自身没有励磁装置,并网之前也没有电压,所以并网的过程必然伴随着过渡的过程,这时候会出现巨大的电流冲击,大概是产生电流的五倍左右。
在几百毫秒以后才逐渐转入稳定阶段。
对那些小容量的风电机组来说,并网瞬间会导致电压严重下降,最后影响电网上其他用电设备的使用。
情况严重的话甚至会威胁到整个电网的安全。
1.3对电力运行成本的影响风力发电受到风力的制约,风力的间歇性与随机性将会对风力发电系统的稳定性与安全性带来挑战。
目前,风力发电技术比传统发电技术的竞争优势还是落后的。
风力发电对电力系统运行的影响

风力发电对电力系统运行的影响摘要:本文主要介绍了风电的发展前景和风电装机容量的增加及其对电力系统的影响。
将讨论继电保护系统安装、电力调节和其他相关方面的影响,并简要讨论电力系统的影响以及风电并网后如何处理。
例如,功率改进。
效率提升、供电结构改进、电力电子设备安装、风电场通道设计等工作改进。
关键词:风电电力系统影响前言随着我国经济发展对能源的需求不断增加,人们面临着能源危机和环境问题的双重挑战。
(1)化石能源资源因需求量增加而被广泛使用,世界化石能源资源储量不可避免地日益减少;污染并造成环境污染。
对世界自然环境造成破坏。
在这两个问题的共同影响下,长期以来,世界上许多发达国家都高度重视这一问题,并积极寻求优化能源结构、发展清洁能源、开展可持续发展的途径。
一般由太阳辐射产生。
受自然地质条件影响,风能资源分布不均。
1风电发展我国风能装机规模的快速增长和风能技术的提升,给我国风能发展带来了一些新的挑战。
为确保到2030年我国对可再生能源的需求超过世界总量的20%,促进我国能源结构转型升级,促进我国风能产业健康发展,确定了下一步的指导思想。
风能发展基本原则、总体发展目标、发展规划模式、重点任务、创新发展方式和技术保障措施。
然而,随着我国风能装机规模的快速增长和风能技术的进步,我国风能发展面临一些新的挑战。
为实现到2030年我国可再生能源消费比重超过20%的目标,进一步推动我国能源结构转型升级和风能产业健康发展,国家将确定一个意识形态。
原则、总体发展目标、发展规划模式和重点、任务等,创新风电发展方式和保障措施。
这一规划目标有利于保证我国当前风力发电速度和规模的稳定,而“十三五”期间我国风力发电的发展更多的质量升级,意味着要重视。
2风电应用于电力系统的优势在我国新能源产业中,风能产业不仅发展迅速,而且逐渐成为可再生能源,最具商业优化前景,适合规模化发展,是继风能之后的下一个可再生清洁能源轻能源产业。
保障能源安全,改善能源供应,减少生态污染,加强能源产业结构,构建和谐社会,对促进我国经济发展具有重要意义。
风能光伏能源发展对电力系统产生的影响研究

风能光伏能源发展对电力系统产生的影响研究随着全球环保意识的不断加强,清洁能源逐渐走入人们的视野。
其中最为常见的清洁能源便是风能和光伏能源。
这两种能源具有绿色环保、永续发展等诸多优势,因此得到了广泛的推广和应用。
而随着它们在能源领域的应用范围越来越广,也对电力系统产生了一定的影响。
下面,本文将探讨风能和光伏能源发展对电力系统产生的影响。
一、风能发电对电力系统产生的影响1. 电力系统调峰能力缺乏风力发电具有不稳定性,容易受到天气、季节等自然因素的影响。
因此,在风力发电中,电力系统调峰能力十分重要。
调峰能力可以保证风能发电的顺畅运行,使其尽量发挥出其优势。
但是,在许多地区,电力系统调峰能力不够强,导致风能发电的效率不高。
2. 电网安全稳定性受到影响在电力系统中,稳定性是十分重要的一个指标。
而风能发电的不稳定特性会对电网安全稳定性产生一定的影响。
在发电量波动较大的情况下,电网的负荷也会跟着波动。
如果电力系统的调控能力不足,那么就会增加电网的运行风险。
因此,在风能发电中,如何保证电网安全稳定性尤为重要。
3. 低投资成本是优势所在虽然风能发电对电力系统带来了某些负面影响,但其低投资成本是其优势所在。
在大规模风能发电项目构建过程中,大多采用了大量标准化的技术和设备,有效降低了建设成本。
此外,由于风能发电的并网电价较高,一定程度上减轻了电力公司的负担。
因此,风能发电发展前景广阔。
二、光伏能源发展对电力系统产生的影响1. 具有高可靠性和生态环保特点与传统的火力发电相比,光伏发电没有燃烧物质、不会产生二氧化碳等有害物质,且设备不易损坏,具有高可靠性。
因此,其对环境的影响较小,更适合应用于城市等人口密集地区。
2. 稳定性不足需要加强调峰能力与风能发电类似,光伏发电也具有不稳定性。
由于受到天气、季节、昼夜等因素的影响,光伏发电存在着较为明显的波动性。
因此,在实际应用中,需要加强光伏发电的调峰能力,保证其能够持续稳定运行。
试析风力发电对电力系统的影响及解决措施

试析风力发电对电力系统的影响及解决措施摘要:风电电源由于其自身特点,风力和电力供应可能影响电力网的安全和经济运作,当风扇的功率是网络总功率的很大一部分。
德国大部分的风能位于海岸,有足够的风能资源,远离中心负载,因此,在风暴天气期间,风能和风能都在增加,这对电力供应造成了严重问题。
此外,大规模的风力发电机在不同程度上影响系统的稳定性,频率和电压的稳定性。
风力发电的随机振动和不可调节的功率波动,由于预测的准确性很低,对系统的运行规划和备用能力也提出了新的要求。
关键词:风力发电,影响;解决方案科学技术在逐步发展,化工厂的迅速发展对生态有着巨大的影响,我们的地下水很快受到污染,还有沙尘暴的影响。
洪水,干旱和其他自然灾害,因为我们的土地资源是浪费在稀缺的资源,因此,在这种情况下属于清洁能源的风能可用来风力发电。
风能可用于生产风能使风力发电进入一个火箭般的发展时期,要想将风力发电运行的好必须实现并网运行。
一、我国风力发电现状在20世纪80年代,我国开始开发可再生的风能。
由于资金和技术有限,资源的利用效率不高。
1990年代中期,国内风力发电能力仅为38000千瓦。
21世纪,世界各国都面临着严重的能源危机。
将绿色经济发展提高到国家战略发展水平。
提高可再生的绿色能源的使用效率已成为全世界的一个优先事项。
在我国,政府部门和社会各界也给予了关注。
近年来,中国为自己确定了促进可再生能源的目标,采取实际步骤制定法律政策和加强投资支持,风电等一系列可再生能源的开发力度利用水平得到了显著提升。
在2014年我国风能和电能的发展速度稳步增长,风力和电能机组的体积再次增长。
根据不完全的统计数据,新增了13 121台机组,累计安装了76241台机组。
二、风力发电对电力系统的影响1、对电能质量的影响。
风电功率的不确定性和风扇机组的运行特性导致风扇机组输出功率的波动动,然后对电能的质量产生一定的影响,如电压波动和电压谐波偏转波。
风能对电力质量的负面影响也是电压波动的主要表现之一。
风力发电对电力系统的影响

风力发电对电力系统的影响摘要:随着地球不可再生资源的日益枯竭,传统的发电模式已经不再是将来主流发电技术的理想之选。
并且,随着我国城市化进程全面深化,当代社会社会生产自己人们的生活对电力的稳定性和质量要求越来越高,传统的发电模式无法兼顾每一位用电户的需求,在用电高峰期的时候也无法调整电力负荷,电压不稳的情况时有发生,一些偏远山区的供电状况更是差强人意。
而分布式发电技术作为实现可持续化发展的技术产物,能够对某一区域内的用户进行专项供电,有效地解决传统供电模式的一些弊端,如停电、电压不稳等现象。
此外分布式电站还具有建设维护成本低廉、安全性和可靠性兼顾、对环境破坏小的诸多优点。
关键词:风力发电;电力系统;影响作用一、风电的发展1.1风力发展的现状我国已把可再生能源的开发和利用上升到了战略发展高度,能源结构优化是解决当前中国日趋严重化石燃料的时候和大气污染问题的主要办法之一。
我国技术比较成熟和利用最早的可再生能源是水能,但存在开发周期长和成本投资大的问题;目前,风能似乎已成为最具潜力的可再生清洁能源。
1.2我国风力发电产业的发展目标我国风电装机规模快速增长,风电技术水平与日俱增,我国风电发展又出现了一些新的挑战。
为了确保2030年可再生能源消费量将达到总体的20%的目标能够实现,促使能源结构转型升级及风电产业的健康发展,我国明确了发展风电的指导思想、基本原则、发展目标、建设布局、重点任务、创新发展方式及保障措施。
随着风电装机规模的快速增长和风电技术水平的不断提高,我国风电发展面临着一些新的挑战。
为确保2030年可再生能源消费达到20%的总体目标,促进能源结构转型升级和风电产业健康发展,我国明确了指导思想、基本原则、发展目标、建设布局、重点任务,创新风电发展方式和保障措施。
二、风力发电对电力系统的影响及对策2.1风速类型设计为深入探究电力系统受风电机组的影响,本次实验研究设定4种风速类型,通过改变风速类型,判断风电机组在电力系统作用力中的变化大小,从而判断电力系统作业所受影响。
风力发电对电力系统的影响及解决措施

风力发电对电力系统的影响及解决措施摘要:近年来,随着经济的发展,我国电力系统呈现出高速发展的态势,整体项目管理机制和管控措施也得到了优化,其中,利用风力发电的措施,既能满足环保需求,也能提高经济收益,真正实现了经济效益和社会效益的双赢,值得全面推广。
但是还存在一些问题,需要相关部门给予高度重视。
关键词:风力发电;电力系统;影响;解决措施引言我国在可持续发展道路上,着重开发可再生资源是满足当前电力需求供应的主要渠道,风力发电便是其中之一。
依据风力发电控制系统工作原理,风速大小的变化,对产电量具有一定影响,随着风速的增加,产电量逐渐增多。
虽然风速增加,对产电量的提升有所帮助。
1风力发电对电力系统的影响分析一是发电站规模对电力系统的影响。
近几年,我国风力发电项目规模逐渐增大,在系统化电网管理结构中,风电装机容量占据的比重较小,在注入风力发电能量后,整体项目对于电网的冲击在不断减少,并不会对电网产生非常大的影响,因此,多数风力发电项目并不会对发电场的规模有所标注和限制。
但是,在对于一些区域风能资源较为丰富的地区,由于地理位置距离市中心较远,其电网容量并不大,自身的抗扰动能力也相对薄弱,这就导致风力资源的随机性以及不可控性出现了严重的偏差。
加之风力资源存在随机性以及不可控性,并没有非常完备的技术对其风力功率进行集中预测,相互影响也就十分明显。
二是风力发电对电能质量的影响。
在风力发电项目中,对电能质量产生的主要影响:①谐波影响,在变速风险机组并网操作后,风力发电项目中的变流器会一直处于工作状态,这就会导致整体结构中出现了严重的谐波问题;②电压波动和闪变影响,在并网的风电机组中,常规化运行会使得机组产生功率的波动情况,也会导致电压波动和闪变问题,而究其原因,控制系统不足、电网状况运行缺失以及发电机型等因素都是会导致电压波动以及闪变出现;③电压跌落的影响,在并网风机运行过程中,使用异步电机的频率较高,会从电网中直接吸收无功功率,这就会对电网整体测定的电压产生严重的影响,若是存在大量的风机,在接收到弱电网时,整体电压跌落现象就会被放大,甚至导致整个电压突然下降。
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风力发电对电力系统运行的影响摘要:风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构,经济环保等方而的优势,也是未来能源电力发展的一个趋势,但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力,还存在一些问题有待解决,本文从风力发电对电力系统的影响入手,总结了风电网并入电网主要面临的一些技术问题,如风力发电场的规模问题,对电能质量的影响,对稳定性的影响,对保护装置的影响等;然后针对这此技术问题,综合比较了各国研究和工程技术人员在理论和实际运行方面的相关解决方案,指出各方案的优缺点,期待更加成熟的风力发电技术的形成,以建设我国具有自主产权的风电产业。
关键词:风力发电,电能质量,稳定性,解决方案0引言能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。
目前,全球能源消耗速度逐年递增,大量能源的消耗,已带来十分严重的环境问题,如气候变暖、生态破坏、大气污染等,并且传统的化石能源储量有限,过度的开采利用将加速其耗竭的速度。
在中国由于长期发电结构不合理,火电所占比例过大,由此带来了日益严重的燃料资源缺乏和环境污染问题。
对于可再生能源的开发和利用变得颇为急切。
在各种可再生能源利用中,风能具有很强的竟争力。
风能发电在技术上日趋成熟,商业化应用不断提高,是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。
经济性方面,风力发电成本不断降低,同时常规能源发电由于环保要求增高使得成本进一步增加;而且随着技术的进步,风力发电的成本将有进一步降低的巨大潜力。
我国的海洋和陆地风能资源很丰富,江苏位于东南沿海,海上风能资源有很大的开发潜力。
江苏省如东县建设了我国第一个风电场特许权示范项目。
该项目是国内迄今为止最大的风电场项目,其一期建设规模为100MW,单机容量1MW,100台风机,全部采用双馈感应发电机。
江苏省盐城也正在准备建风电场,但目前江苏乃至全国的风力发电技术都还不成熟。
大规模的风力发电必须要实现并网运行。
风电场接入电力系统的分析是风电场规划设计和运行中不可缺少的内容,是风力发电技术的三大课题之一(其余两项为风能储量调查与风力发电机组技术)。
尽管欧美的风电大国对风力发电的建设和运行已经有一些实际经验和技术规定,但由于和我国电网结构的实际情祝差别很大,并不能完全适合我国的情况。
本文主要介绍风力风电并网对电力系统的影响。
1风力发电对电力系统的影响风力发电在电力中的比例逐年增加,而在风力资源丰富地区,电网往往较弱,风力发电对电网间的影响也是应该考虑的问题。
风电场并入电网主要会面临以下一些技术问题:风力发电场的规模问题,对电能质量的影响,对稳定性的影响,对保护装置的影响等。
1.1风力发电场的规模问题目前,我国正在进行全国电网互联,电网规模日益增大。
对于接入到大电网的风电场,其容量在电网总装机容量中占的比例很小,风电功率的注入对电网频率影响甚微,不是制约风电场规模的主要问题。
然而,风能资源丰富的地区人口稀少,负荷量小,电网结构相对薄弱,风电功率的注入改变了电网的潮流分布,对局部电网的节点电压产生较大的影响,成为制约风电场规模的重要问题。
风力发电的原动力是自然风,因此风电场的选址主要受风资源分布的限制,在规划建设风电场时,首先要考虑风能储量和地理条件。
然而风力资源较好的地区往往人口稀少,负荷量小,电网结构相对薄弱,风电功率的注入改变了局部电网的潮流分布,对局部电网的电压质量和稳定性有很大影响,限制了风电场接入系统的方式和规模。
另外风力发电的原动力是不可控的,它是否处于发电状态以及出力的大小都决定于风速的状况,风速的不稳定性和间歇性决定了风电机组的出力也具有波动性和间歇性的特点。
在现有的技术水平下风力发电还无法准确预报,因此风电基木上是不可调度的。
从电网的角度看,并网运行的风电场相当于一个具有随机性的扰动源,对电网的可靠运行造成一定的影响。
由此可见,确定一个给定电网最大能够承受的风电注入功率成为风电场规划设计阶段迫切需要解决的问题。
1.2对电能质量的影响风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的,可能影响电网的电能质量,如电压偏差、电压波动和闪变、谐波以及周期性电压脉动等。
电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。
电压波动的危害表现在照明灯光闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均匀和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工况等。
影响风力发电产生波动和闪变的因素有很多:随着风速的增大,风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大。
并网风电机组在启动、停止和发电机切换过程中也产生电压波动和闪变。
风电机组公共连接点短路比越大,风电机组引起的电压波动和闪变越小。
另外,风电机组中的电力电子控制装置如果设计不当,将会向电网注入谐波电流,引起电压波形发生不可接受的畸变,并可能引发由谐振带来的潜在问题。
异步电机作为发电机运行时,没有独立的励磁装置,并网前发电机本身没有电压,因此并网时必然伴随一个过渡过程,流过5~6倍额定电流的冲击电流,一般经过几百毫秒后转入稳态。
风力发电机组与大电网并联时,合闸瞬间的冲击电流对发电机及电网系统安全运行不会有太大影响。
但对小容量的电网而言,风电场并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌,从而影响接在同一电网上的其他电器设备的正常运行,甚至会影响到整个电网的稳定与安全。
1.3对稳定性的影响风力发电通常接入到电网的末端,改变了配电网功率单向流动的特点,使潮流流向和分布发生改变,这在原有电网的规划和设计时是没有预先考虑的。
因此,随着风电注入功率的增加,风电场附近局部电网的电压和联络线功率将会超出安全范围,严重时会导致电压崩溃。
由于采用异步发电机,风电系统在向电网注入功率的同时需要从电网吸收大量的无功功率。
因此,为了补偿风电场的无功功率,每台风力发电机都配有功率因数校正装置,目前常用的是分组投切的并联电容器。
电容器的无功补偿量的大小与接入点电压的平方成正比,当系统电压水平较低时,并联电容器的无功补偿量迅速下降,导致风电场对电网的无功需求上升,进一步恶化电压水平,严重时会造成电压崩溃。
由于异步发电机的功率恢复特性,当电网发生短路故障时,若故障切除不及时,也将容易导致暂态电压失稳。
另一方面,随着风电场规模的不断扩大,风电场在系统中所占的比例不断增加,风电输出的不稳定性对电网的功率冲击效应也不断增大,对系统稳定性的影响就更加显著,严重情况下,将会使系统失去动态稳定性,导致整个系统的瓦解。
1.4对保护装置的影响为了减少风电机组的频繁投切对接触器的损害,在有风期间风电机组都保持与电网相连,当风速在起动风速附近变化时,允许风电机组短时电动机运行,因此风电场与电网之间联络线的功率流向有时是双向的。
因此,风电场继电保护装置的配置和整定应充分考虑到这种运行方式。
异步发电机在发生近距离三相短路故障时不能提供持续的故障电流,在不对称故障时提供的短路电流也非常有限。
因此风电场保护的技术困难是如何根据有限的故障电流来检测故障的发生,使保护装置准确而快速的动作。
另一方面,尽管风力发电提供的故障电流非常有限,但也有可能会影响现有配电网络保护装置的正确运行,这在最初的配电网保护配置和整定时是没有考虑到的。
2解决措施2.1风力发电场的规模问题2.1.1衡量风力发电规模的两个指标国内外的学者和工程技术人员通常采用以下两个指标来表征电力系统中风力发电规模的大小,以此作为计算分析和进行评价的依据:(1)风电穿透功率极限:风电穿透功率(wind power penetration)是指系统中风电场装机容量占系统总负荷的比例。
风电穿透功率极限定义为在满足一定技术指标的前提下接入系统的最大风电场装机容量与系统最大负荷的百分比。
表征系统能够承受的最大风电场装机容量。
根据欧洲国家的一些统计数据,风电穿透功率达到10%是可行的。
(2)风电场短路容量比:定义为风电场额定容量Pwind与该风电场与电力系统的连接点----PCC(Point of Common Coupling)的短路容量Ssc之比。
短路容量表示网络结构的强弱,短路容量大说明该节点与系统电源点的电气距离小,联系紧密。
风电场接入点的短路容量反映了该节点的电压对风电注入功率变化的敏感程度。
风电场短路容量比小表明系统承受风电扰动的能力强。
对于风电场的短路容量比这一指标,欧洲国家给出的经验数据为3.3%~5%,日本学者认为短路比在10%左右也是允许的。
2.1.2风电场最大注入功率的影响因素和计算方法风电场的最大注入功率不仅取决于风电场的运行特性和系统中其它发电设备的调节能力,还与风电接入的系统的网络结构等诸多因素密切相关。
主要的因素有:风电场接入点负载能力的强弱;风电场与电网的联接方式;系统中常规机组的调节能力的大小;风电机组的类型和无功补偿状况;地区负荷特性等。
分析风电场最大注入功率的主要方法有:时域仿真法,稳态潮流仿真法,静态安全约束和优化的方法,稳态频率约束的方法,各种方法重点考虑的影响因素不同,适用的范围也不同,也可以将其中两种或两种以上进行组合计算。
具体的方法分析如表1所示。
文献[21]给出了包含风电场的电力系统潮流的交替迭代计算方法,结合实际系统分析了影响风电机组最大注入功率的各种因素。
分析计算表明,制约风机一异步发电机组的最大注入功率的主要原因是风电功率注入引起的节点电压越限。
风电机组的最大注入功率是风电场接入地区的中枢点电压水平、风电系统负荷的轻重、风电场的无功补偿容量大小以及风电场接入系统的联络线的x/r的大小等因素综合作用的结果。
提高风电接入系统的电压调整能力、适当增加风电场的无功补偿量和采用x/r较小的联络线将有利于提高风电场的最大注入功率。
文中最后根据我国实际情况,从风电场接入地区的局部电网的电压水平和稳定性出发,以风电场短路容量比为指标,用时域仿真和稳态潮流仿真相结合的方法对某个实际的系统进行计算,计算结果表明,该系统中风电场的最大安装容量可以突破短路比10%的限制。
2.2改善电能质量问题2.2.1改善电网结构并网风电机组的公共连接点短路比和电网的线路X/R比是影响风电机组引起的电压波动和闪变的重要因素。
风电机组公共连接点短路比越大,风电机组引起的电压波动和闪变越小。
合适的电网线路X/R比可以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,从而使整个平均闪变值有所减轻。
研究表明,当线路X/R比很小时,并网风电机组引起的电压波动和闪变很大。
当线路X/R比对应的线路阻抗角为600~700时,并网风电机组引起的电压波动和闪变最小。
另外通过人工干预使风电机组不同时启停,可以减小启停机对电网的影响。
2.2.2安装电力电子装置对于风电场并网过程对电网造成的冲击,通常采用的是双向晶闸管控制的软启动((Soft-Start)装置。
当风力机将发电机带到同步速附近时,发电机输出端断路器闭合,使发电机经一组双向晶闸管与电网连接,通过电流反馈对双向晶闸管导通角进行控制,使双向晶闸管的触发角由1800向00逐渐打开,并网过程结束后,将双向晶闸管短接。