风电场并网稳定性及控制策略研究
风力发电并网技术及电能质量控制措施
风力发电并网技术及电能质量控制措施摘要：现阶段，我国各项经济呈现出迅猛发展的形式，人们对日常生活的要求越来越高。
电能已经成为人们必不可少的能源，我国对新能源的关注度越来越高，尤其是“可持续发展战略”提出以来，人们对如何提高风能、水能等新能源的利用率展开了研究。
关键词：风力发电;并网技术;电能质量;控制措施1风力发电并网技术我们所述的风力发电并网技术指的是发电机输出的电压在幅值，频率乃至向位上和电网系统的电压是一致的。
风力发电并网是完成风力发电到电能供应的必要过程，是实现电能输出的必要环节。
并网技术的关键是确保风力发电机组输出，电力能源的电压和被接入电网的电压在扶智相位频率等方面保持一致，能够保证风力发电并网实施后，整体电能供应的稳定性而目前的风力发电并网技术主要有两种，一种是同步风力发电并网技术，另一种是异步风力发电并网技术。
同步风力发电并网技术主要是将风力发电机和同步发电机相结合，在进行同步发电机的运行中能够有效的输出有功功率，并且能保证为发电提供必要的无功功率，促进周波稳定性提升，可以有效的提高电能稳定性。
同步风电发力机具有工作效率高，体积小，结构紧凑，成本的可靠性高，维护量小等优点。
该发电机的转速平稳负载特性强，周波稳定，发电机组发电电能质量高，这导致同步风力发电机在风力发电中的应用十分广泛。
同步风力发电并网技术在整个风力发电技术的应用中占很大的比重。
在同步风力发电并网技术的应用中，风速波动明显会造成转子转距出现较大的波动，容易影响发电机组并网调速的准确性。
为了解决这个问题，可以采用在电网和发电机组之间安装变频器的方法避免电力系统无功震荡和步失，有效的提高并网质量。
异步风力发电并网技术跟同步风力发电并网技术相比，其主要是借助转差率实现对发电机的运行复合的调整目标，在具体的调速精度方面要求并不高。
这种技术能够减少相关同步，设备安装的繁琐，也可以省去整部操作环节，实现转速的适当调整。
但是这种技术也有缺点，他在具体的并网操作中可能会产生冲击电流，如果产生的冲击电流过大，就会导致电网电压水平降低，不利于电网的安全运行。
风电场不同控制策略对电网电压稳定影响的分析
基 于 双 馈 感 应 发 电 机 （ ｏ ｂｙ ｆｄ ｉｄ ｃｉｎ ｄ ｕ ｌ ｅ ｎ ｕ ｔ ｏ ｇ ｎ ｒｔｒＤ Ｉ ） ｅ ｅａｏ ， Ｆ Ｇ 的变 速 风 电机 组 不 但 能 大 大 提 高
力 引， 能通过 控制 将发 电机 有 功 、 还 无功 功 率实 现
解耦 控 制 ， 善风 电场 功 率 因数 及 提 高 电力 系 统稳 改
定性 卜 ， 因此 ， 风 力 发 电 方 面 得 到 了 广 泛 的应 在
风能 转 换 效 率 并 降 低 风 电 机 组 承 受 的 机 械 应
收 稿 日期 ：０ １ ０ —０ ２１－ １ ５
通讯作者 ： 尚青 （ ９６ 薛 １ ８ 一）， ， 男 博士研究生 ， 主要从事电网络优化运行和人工智能方法的研究 ； － ｉ：ｓ５ ４ ０ ＠ｑ ．ｏ Ｅ ｍａ ｘ ｑ ２９ ６ ｑ ｃｒ ｌ ｎ
ｒｓ ｅ ｔｖ ｌ．ＭＡＴＬＡＢ／ ｉ ｌ ｋ ｂ ｓ ｄｓｍｕ ａｉｎ ｒ ａｒｅ ｕ ．Ｒｅ ｕｔ ｈ ｗ ｈ ｔｔ ｅ ｗｉ ｄ ｅ ｐ ｃｉｅｙ Ｓ ｍｕｉ ａ ｅ ｉ ｌｔ ｓａ ｅｃ ｒｉｄ ｏ ｔ ｎ ｏ ｓ ｌｓｓ ｏ ｔ ａ ｈ ｎ
ｆｒ ｗｉｈ ｖ ｌａ ｅｒ ｇ ｌｔ ｎ ｃ ｎ ｐ ｏ ｉｅ ｒａ ｔ ｅ ｐ ｗｅ ｏ ｉ ｒ ｖ ｈ ｏ ｔｇ ｔ ｂｌ ｙ ｌｖ ｌｏ ａ ｍ ｔ ｏｔ ｇ ｅ ｕａ ｉ ａ ｒ ｖｄ ｅ ｃｉ ｏ ｒｔ ｍｐ ｏ ｅｔ ｅｖ ｌ ｅｓａ ｉ ｔ ｅ ｅ ｆ ｏ ｖ ａ ｉ
的迅速 提 高 ， 电场被赋 予 了新 的要求 ］在规 定 的 风 ： 故 障及 电 网 电压跌 落期 间 ， 证 一 定 时 间范 围内风 保 电场 能连 续运行 而 不脱 离 电 网 ， 至 要求 风 电场在 甚
新能源电场并网对电网安全稳定运行的影响及应对
新能源电场并网对电网安全稳定运行的影响及应对摘要近些年来我国新能源发电技术不断发展，新能源发电对我国电力安全的保障以及环境的保护能够发挥极为有效的促进作用。
然而在新能源电力实际使用过程中，由于新能与电力或火力为主的传统能源发电不同，存在一定的不稳定性，因此并网过程中存在的难度较高，新能源发电直接并入原有电网一定程度上可能造成电网运营的风险。
其中风能发电作为较常见的新能源电能，不稳定的特点尤为显著，本文以风能发电为例进行了新能源电力并网安全性保障的探讨。
关键词：并网运营运营安全技术应对引言作为一种历史较长并且消耗较小的新能源电能，风能发电在所有新能源电力当中属于较为常见的一种类型。
风能发电产生的电能在归入整体电网使用过程中，限制性最大的问题为该种类型的电能稳定性较差，受到外部环境的影响较为严重，因此在并网技术使用不当的情况下，风电并网可能导致电网运营产生一定的问题，本文就此类问题如何解决进行了探讨。
1 风电当前的发展情况以及风电并网的主要特征1.1 当前情况下我国风电整体产业的发展以及主要的特征作为一种使用历史较为悠久的能源，风能已经得到了较为普遍的使用。
从我国风电能的储备而言，我国总体风电的储备达到了10亿千瓦以上，其中陆地的储量大概2.53亿，海洋储量大概7.47亿。
根据国家能源局2015年的相关发布，仅海上风能发电设备的规划装机总量已经达到1053万千瓦。
从并入总体电网的电能总量而言，2017年达到16367万千瓦，较上年提高10.5%；2018年达到18426万千瓦，提高12.4%；截止2021年底，总量达到2.99亿千瓦。
目前我国风电利用的主要问题在于并网难度较高，存在较为普遍的并网技术问题。
1.2 风电的主要特征以及影响并网的主要技术难点风电对场地的需求较大，一般需要多台设备联合发电，对风能实现更为有效的运用。
虽然风电对环境影响极小，且该种电能在并入总体电网使用过程中确实存在一定问题。
基于级联STATCOM的风电场并网电压稳定性研究
＝
一
。
（ ３ ）
对 电网无谐 波 污染 ，运行 损耗 小 ，效 率高 ，后 期运
行 费 用较 低 ，占地面 积较 小 ，而且 不会 与 系统 发生 谐 振 ，运 行更 为安 全 可靠 。 因此 ，本研 究 应用 级联 Ｓ Ｔ ＡＴ Ｃ Ｏ Ｍ 改善风 电场并 网电压 的稳定性 ，并对 风电
０ 引 言
｝ ｈ于风力 发 电的随 机性 ，使 得风 电场 电 Ｉ 舣 Ｊ 电 压 问存在 相互 影响 ，即风 电场 接 入电 网时会 对接 入 地 区电 网的 电压稳 定性 产生影 响 ；同时 ，电 网电压 的稳 定性又会影 响到风 电场 的接入效果 ¨ Ｉ ４ 】 。在 风电 穿 透功 率较 大的 电网 中 ，其 电 网电 的稳 定性 尤为 重要 ‘ 。在风 电场 中 ，可通过配置无功补偿装 置来动
ｓ ｏ ｌ ｖ ｅ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｏ ｆ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ｔ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ ｇ ｒ ｉ ｄ — ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｇ ｅ ｎ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ． Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏ ｗ ｈａ ｔ ｔ ｈｅ ｔ ｍ ｙ ｎｄ ａ
— —
１ 异 步风 力发 电机 模 型
大 型 并 网风 力 发 电机 组 一 般 采 用 异 步 发 电机 。
异 步发 电机 在 向 电网输 出有 功功 率 的 同时 ，还 必须
从 电 网吸 收滞后 性 的无 功功 率 ，因而加 重 了 电网无 功 功率 的负担 。 １ ． １ 风力发 电机的数学模 型
第３ 期
徐文祥 ，等
基于级联 Ｓ Ｔ ＡＴ Ｃ ＯＭ 的风 电场并 网电压稳定性研究
浅谈风力发电并网技术及电能控制
电力科技 浅谈风力发电并网技术及电能控制蔡锐锋（广东能源集团湛江风力发电有限公司，广东 湛江 524043）摘要：随着社会经济的发展，对于能源资源的需求量获得快速增长。
电力资源是社会发展的物质基础，发电路径成为现代电力企业研究的重点内容。
风力资源作为洁净且可再生资源，发电时具有很强的灵活性，所以在进行监管的时候面临着很大的难度。
本文主要探究在当前能源资源供给量下降的背景下，如何提升风力发电并网技术的应用以及控制电能质量。
通过分析风力发电并网技术的基本含义，明确技术发展要点，归纳风力发电并网技术的发展趋势，概述控制发电质量的措施，实现风力发电并网技术的发展与电能控制水平提升。
关键词：风力发电；并网技术；电能控制；措施风能作为一种可再生能源资源，是十分清洁的，当前我国风力发电技术是所有新能源开发技术中最为成熟的一种，并且已经初具规模，成为现代电力资源开发与存储的重要保障。
电力电子技术的快速发展以及成本降低，使得改善风力发电性能时可以组合运用电网接入和电能控制。
风力发电并网技术是未来发展的主流趋势，强化对风力发电并网技术的研究能够为后期的风力发电发展奠定坚实的技术基础。
1 风力发电并网技术分析1.1 同步风力发电机组并网技术从同步风力发电机组并网技术的本质分析，是有机组合同步发电机与风力发电机而成的。
当同步发电机在运行的时候，不仅可以高效率的将有功功率输出，还可以为发电机组提供充足的无功功率，实现周波稳定性增强，从而为显著优化与提升电能质量奠定基础。
通过上述分析可以了解，我国在风力发电以及电力系统建设中，选择与应用同步发电机是常态。
但是如何将同步发电机与风力发电机相结合，是当前学术界和电力企业以及科研人员研究的重点。
在大多数情况下，风速所形成的波动是尤为显著的，风速波动能够导致转子转矩产生波动且幅度大，难以满足发电机组并网调速对于精准度所提出的要求。
若是没有充分考虑融合同步发电机与风力发电机之后的问题，当发生荷载增大问题的时候，将会造成电力系统出现无功振荡和失步现象。
风电场并网性能评估的实验设计与执行
风电场并网性能评估的实验设计与执行随着全球对清洁能源的需求不断增加，风电作为一种环保的可再生能源迅速得到了发展。
风电场并网是风电技术中一个非常重要的环节，它直接影响着风电的发电效率和运行稳定性。
因此，对于风电场并网性能的评估至关重要。
本文将从实验设计与执行方面进行探讨。
一、实验目的本次实验的目的是对风电场并网性能进行评估。
主要包括以下几个方面：1. 评估风电场的电压调节性能2. 评估风电场的频率调节性能3. 评估风电场的电流调节性能4. 评估风电场的无功功率调节性能二、实验器材与布置1. 实验器材本实验需要的器材包括两台风电发电机、一台交流电源、电能表、三相电压表、三相电流表、功率因数表、数字示波器等。
2. 布置方式两台风机都需接上电容器并相互并联，与配电网并联。
交流电源通过接触器开关闭合对电容器进行充放电，控制风机的转速。
三、实验内容与步骤1. 电压调节性能评估a. 风机直接通过电容器向配电网提供有功功率，系统中增加负荷，设定有功功率目标值，并测量风机终端电压及变压器绕组侧电压。
b. 测量电容器电压，计算出各种负荷下的电容器容量。
c. 设定出力功率在220kW到440kW之间，记录每50kW的风能，以70%和50%为限值计算风电场终端电压波动，得出电压调节评估指标。
2. 频率调节性能评估a. 风机直接通过电容器向配电网提供有功功率，设定风机的有功功率运行目标值，并根据需要添加电阻负荷并进行测量。
b. 记录风电场变压器侧电压和电容器电压信号，并进行频率分析。
c. 每隔2kW记录一次风能，放电电容器，测量电容器电压，记录调节响应时间，为频率调节的评估指标。
3. 电流调节性能评估a. 风机直接通过电容器向配电网提供有功功率，设定风机的有功功率运行目标值，并切换到功率因数调节模式下进行测量。
b. 电容器电压，变压器两侧电压，风电场功率因数和电容器电流等数值参数进行记录。
c. 当有功功率在变值时，记录电容器电流，以此计算风电场的电流调节性能评估指标。
风电大规模并网带来的问题及对策
我国2000-2008年风电装机情况
2009 年中国风电并网获大突破
工信部2010的1月7日数据显示，我国风电并网总容量16.13GW，同 比增长92.26%，2009年是中国近年风电并网增长最快的一年。 一直以来, 我国风电装机容量都在以100%的增速增加，但风电并网容 量却远远落后于装机容量，造成极大的浪费，而这也是制约我国风电 产业2.21GW，但实现并网发 电的只有8.94GW，还有3.27GW的风电在空转，并未联上电网。
风电引起的谐波污染问题
恒速风电机组在运行过程中没有产生谐波电流，但当其在 投入时，往往采用软并网可控硅装置并网，势必造成谐波 电流注入电网，由于投入过程较短，发生的次数也不多， 谐波电流注入实际上是可以忽略的。 变速恒频风电机组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。随着电力电子器件的不断改进，这 个问题正在逐步得到解决。 与闪变问题相比，在实际运行中风电并网带来的谐波问题 不是很严重。
大规模风电接入对电网暂态稳定性的影响
某风电场并网前，系统中某一传输线路发生三相短 路并被切除后，网内相关节点电压变化曲线
大规模风电接入对电网暂态稳定性的影响
风电场并网后且满发，发生相同故障时网内相关节点电压变化曲线
大规模风电接入对电网暂态稳定性的影响
风电场切除后节点电压变化曲线
风电机组低电压穿越能力问题
目
（一） （二） （三） （四）
录
风电大规模并网带来的问题 风电并网技术的新进展 国内外的相关情况 结论
一） 风电大规模并网带来的问题
1.潮流与网损 2.电能质量
2.1电压偏差 2.2电压波动和闪变 2.3谐波污染 3.1大规模风电并网的影响及风电场电压控制 3.2大规模风电接入对电网暂态稳定性的影响 3.3风电机组低电压穿越能力 4.1对电网调度运行的影响 4.2风电功率预测的必要性
风电场并网系统的电压稳定性分析及改善措施
１ １（ “ 一． ｓ ｆ 一．“ ＋ ） １ｕ 』 ． ５ Ｑ ５
由上 面 的功 率 方 程 可 知 ， 定 子 磁 链 保 持 不 变 当 时 ， 子发 出 的有功功 率 Ｐ 定 由转 子 电流 的 ｑ轴 分量
［ 稿 日期 ］２ １ — １ —３ 收 ０１ １ Ｏ
［ 金 项 目］国 家 自然科 学 基 金 重点 项 目（０ ３ ０ ３ ， 基 ５ ８ ７０ ） 高等 学 校 博 士 学 科 点 专 项 科 研 基 金 （０ ８ ４ ７ ０ ５ ２００８０３） ［ 者 简 介 ］李 中成 （ ９７ ） 作 １ ８ 一 ，河 南信 阳人 ， 中科 技 大 学 硕 士 研 究 生 ， 究 方 向为 电力 系 统 分 析 计 算 、 华 研 可再 生 能 源 发 电
第２ ７卷 第 １期
李 中成 等 风 电场 并 网 系统 的 电压 稳 定性 分 析及 改善 措 施
２武 汉 大 学 电 气 工程 学 院 ，湖 北 武 汉 ４ ０ ７ ） ３ ０ ２
［ 摘 要 ］针 对 风 电场 并 网带 来 的 电压 稳 定 性 问 题 ， 双馈 风 电机 组 为研 究 对 象 ， 据 双 馈 风 电 机 组 的 运 行 特 性 ， 以 根 对
风 电机 组 的静 态 电压 稳 定 和 暂 态 电 压 稳 定 进 行 了理 论 分 析 ， Ｍａｌ ／ ｉ ｌ ｋ中建 立 了双 馈 风 电场 并 网 系统 和 在 ｔ ｂ Ｓｍｕｉ ａ ｎ
［ 章 编 号 ］１０ —４ ８ （０ ２ ０—０ ２０ 文 ０ ３ ６ ４ ２ １ ） １０ ２—４
风 电场 并 网系统 的 电压 稳 定 性 分 析及 改 善措 施
李 中成 张 步 涵 ， ， 刘涤 尘 ， 冯韶 祥
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
风电场并网稳定性及控制策略研究
风能是一种绿色、可再生的能源，具有无限的潜力。
近年来，随着全球环境保
护意识的不断加强，风能逐渐成为了各国推广的一种重要能源类型。
风电场的建设数量也在不断增加。
但是，随着风电场建设规模的不断扩大，风电场并网稳定性的问题也逐渐引起了人们的关注。
本文将从风电场并网稳定性的概念、原因和控制策略等几个方面进行探讨。
一、风电场并网稳定性概念
风电场在运行时需要通过电网与外界相互连接，以实现风能转化为电能的目的。
因此，风电场的并网稳定性是评价风电场上网能力的重要标志。
简单来说，并网稳定性就是指在电网突然变化时，风电场可以保持稳定运行状态的能力。
电网的突然变化可能来自于发电负载突然增加或减少、电网故障发生等原因。
二、风电场并网稳定性的原因分析
在风电场的并网运行中，存在以下几个潜在的安全隐患：
1、电压不稳定：电网电压的不稳定变化，可能会对风电场并网造成不良影响，例如降低发电容量、增加发电成本等。
2、功率不稳定：在电网故障或发电负载变化时，风电场的发电功率也会出现
随之变化的情况。
根据发电功率的变化程度，可能会导致风电场的短暂停运、稳态操作或瞬时失稳等情况。
3、频率不稳定：在电网负载突然变化时，电网振荡会引起风电场的振动，导
致风电机的转速变化，从而对风电场并网的稳定性产生影响。
三、风电场并网稳定性控制策略
针对风电场并网稳定性的问题，研究人员提出了以下几种风电机组发电控制策略：
1、励磁控制策略：在发生电网故障时，风电机的控制通常采用励磁控制。
励
磁控制的目的是使风电机在发电时提高系统电压，从而最大程度地保持稳定。
2、无功补偿控制策略：在风电场进行并网运行时，采用无功补偿控制策略可
以有效地改善电网电压的稳定性。
无功补偿控制通常指的是通过调节风电机的功率因数，来保持电网电压的稳定。
3、风电机群控制策略：在风电机大规模组织中，并网运行的控制中，需要对
整个组织进行同步控制。
这通常由风电机群控制策略来实现。
通过风电机群控制策略，可以将风电机的发电控制参数进行同步控制，从而保持整个风电群的稳定运行。
4、电子柔性直流输电技术：电子柔性直流输电技术是现代电力系统中一种新
型的输电技术。
这种技术可以将输电线路的功率传输能力提高到极致，从而保持整个电力系统的稳定运行。
综上所述，风电场并网稳定性的控制策略非常关键。
在实践中，需要根据不同
的并网运行模式，采用不同的控制策略，从而保证风电场的稳定运行。