风力发电并网对电力系统的影响
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。
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:随着科技的快速发展,风力发电机技术得到了不断的更新,相应的单元结构得到了优化,有关性能得到了提高。
在这种形势下,风电正逐步走向产业化。
加速风能的开发和利用,有利于提高保护环境和减少能源消耗。
事实上,风力发电机的功率是非常不稳定的,在风电场并网的时候,会对电力系统的电压稳定性和安全性产生很大的影响。
因此,对风电场并网带来的电力系统稳定性的影响进行系统的了解,有助于明确科学的管控措施,从而保证电网运行的稳定性。
关键词:风电并网;电力系统;电压稳定性前言:风力发电是一种新的可再生能源,在全球范围内得到了快速的发展。
目前,我国风电建设正处于高速发展期,大型风电机组接入电网是风电发展的必然要求。
风电场接入电网分析是风电技术三大核心问题之一,对风电场的规划、设计、运行等方面都有重要意义。
随着风电机组装机容量在电网中的比重不断增大,风电机组对电网的影响也日益突出。
为了保证电网的安全稳定运行,有必要对其进行深入的分析。
1风电并网的主要问题1.1电压波动和闪变目前大部分风电机组都已实现了软并网,但是,由于风电机组的起动存在着很大的冲击。
当速度大于切断速度时,风扇将在额定输出功率下自动停止运转。
若风电场中全部风机在同一时间运行,则其对配电网络的影响将非常显著。
除此之外,风速的变化以及风机的塔影效应都会造成风机出力的波动,而其波动恰好处于可以产生电压闪变的频率范围之内(小于25 Hz),当风机在正常运转时,也会给电网带来闪变问题,对电能质量造成影响。
风电并网运行时,造成电网电压波动、闪变等现象的主要原因是风电机组出力不稳定。
风力发电系统中的有功与无功共同作用于电网电压的变化。
风力发电机的有功功率在很大程度上取决于风速;对于无功而言,恒速风力机所需的无功会随着有功的变化而变化,而双馈电动机通常都是恒定的功率因子,所以其无功的变化幅度很小。
风电并网后,除了在连续运行的情况下,还会在启动、停机以及机组的切换等过程中发生电压波动与闪变。
风力发电对电力系统的影响分析

风力发电对电力系统的影响分析摘要: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。
文章对风力发电对电力系统的影响进行了简要分析,并对优化策略展开了讨论,旨在为研究人员提供有价值的参考建议。
关键词:风力发电;电力系统;影响1我国风力发电现状二十世纪80年代,我国着手对风力可再生能源展开开发利用,受时间、资金、技术等方面的影响,使得开发利用效果并不尽如人意。
发展至90年代中期,国内风电装机总额仅实现3.8万kw。
进入二十一世纪,全球各国共同面临着严峻的能源危机问题,发展绿色经济被提升至国家战略发展层面,强化可再生绿色能源开发利用已然为世界各国所重视,在我国同样获取了政府部门、社会各界的热点关注。
近些年来,我国对加大可再生能源发展目标予以了明确,同时从法规政策颁布实施、投资扶持力度加大等方面开展了切实行动,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。
2014年,我国风电发展脚步稳步向前迈进,风电装机总额屡创新高。
据不完全统计,全面新增安装风电机组13121台,累积安装风电机组76241台。
2发展风力发电的意义伴随着社会经济的发展,社会发展对能源用量的需求逐步攀升,我国作为一个煤炭生产、消费大国,势必会一定程度加大对生态环境的污染,因此强化可再生能源开发利用,促进对生态环境的保护尤为关键。
自二十世纪70年代石油能源危机以来,研发新能源发电技术越来越得到世界各国的关注与重视,尤其以风力发电最为引人注目,其有着一系列的发展意义:①风力资源是一种可再生无污染的能源;②风力发电技术日益成熟、完善,单机容量越来越高,产品质量显著提升,具备可观的可发展前景;③风力发电能够促进获取良好的经济效益、社会效益。
3风力发电并网对电力系统的影响在国外有很多国家的风力发电系统已经非常成熟地并入其国家电网,取得了一定的技术成果和经验。
大规模风电并网对电力系统的影响及应对措施

大规模风电并网对电力系统的影响及应对措施摘要:风能具有可再生、无污染等特点,在新能源领域具有巨大的发展潜力。
随着风电装机容量在电网中所占比重的不断提高,大规模风电并网对电网的影响越来越严重。
因此,根据风电场实际运行情况,分析大规模风电并网对电力系统的影响,并采取有效措施,这对电力系统的稳定安全运行具有重要的现实意义。
本文详细论述了大规模风电并网对电力系统的影响及解决措施。
关键词:大规模风电并网;电力系统;影响;解决措施风能作为一种清洁可再生能源,不仅是最具大规模开发利用的能源,也是最具竞争力的非常规能源。
我国集中开发的大型风电场大多远离负荷中心,当地电网结构薄弱,吸纳风电的能力差,必须远距离输电;而且风能具有一定的间歇性及随机性,风电场出力随风速的变化而变化,其有功无功潮流经常发生变化,易发生电压失稳事故,若上述因素不能有效解决,将直接影响电网的安全稳定运行。
一、风能发电的特点1、风能的稳定性差。
风能属于过程性能源,不可控,具有随机性、间歇性、不稳定性特点,风速和风向决定了风力发电机的发电状态及出力大小。
2、风能不能储存。
对于单机独立运行的风力发电机组,要保证不间断供电,必须配备相应的储能装置。
3、风电场的分布位置通常较偏远。
我国的风电场多数集中在风能资源较丰富的西北、华北和东北地区。
二、大规模风电并网给电力系统的影响1、调峰调频容量的影响。
在风力发电系统中,基本无调峰现象,接入电网时多采用软并网方式,系统启动运行中,会产生较大的冲击电流。
特别是当风速超过切出风速时,风机将从额定出力状态解列退出运行,大规模风电并网时,大量风电机组的解列将对电网造成巨大影响。
另外,风速变化和塔影效应会引起风电机组出力波动,导致电网电压闪变。
虽然单台风电机组对电网电压影响较小,但单机对电网电压的影响也需持续一段时间才能基本消失,而大规模风电并网造成的电压冲击往往会造成电网电压的骤降。
当风速增大时,系统输入有功功率增大,风电场母线电压先降后升,此种现象在风电场与电力系统间等效阻抗较大时产生的电压波动更为明显。
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。
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风力发电并网对电力系统的影响摘要:风力发电作为一种重要的可再生能源形式,越来越受到人们的广泛关注。
随着风电设备制造技术的日益成熟和风电设备价格的逐步降低,近些年来,无论是发达国家还是发展中国家都在大力发展风力发电。
特别是自20世纪80年代以来,大、中型风电场并网容量发展最为迅猛,对常规电力系统运行造成的影响逐步明显和加大,由此提出了一系列值得关注和研究的问题。
风力发电的主要特点是随机性与不可控性,主要随风速变化而变化。
因此,风电并网运行对主电网运行带来诸多不利影响。
分析风电场并网对电网影响是风电事业发展的关键技术问题,同时也是电网部门安全、经济运行的一个新课题。
关键词:电力系统;电网电压;电网频率;措施1 风电并网对主电网运行的影响由于风速变化是随机性的,因此风电场的出力也是随机的。
风电本身这种特点使其容量可信度低,给电网有功、无功平衡调度带来困难。
在风电容量比较高的电力网中,可能会产生质量问题。
例如电压波动和闪变、频率偏差、谐波等问题。
更重要的是:系统静态稳定、动态稳定、暂态稳定、电压稳定都需要验证。
当然,相同装机容量的风电场在不同的接入点对电网的影响也是不同的。
在短路容量大的接入点对系统影响小。
反之,影响就大。
定量分析风电场对主电网运行的影响,要从稳态和动态两方面进行分析。
稳态分析就是对含风电场的电力系统进行潮流计算。
在稳态潮流分析中,风电场高压母线不能简单视为PQ节点或PV节点。
含风电场的电力系统对平衡节点的有功、无功平衡能力提出更高要求,要分别分析含风电场电网在电网大、小运行方式下,是否满足系统的安全稳定运行的各种约束。
由于不同的风电机组的工作原理、数学模型都不相同,因此,对不同类型风电场的潮流计算方法也有所差异。
对于异步发电机组组成的风电场。
采用风电场、主系统分别迭代的方法:首先要设定风速,取值范围为风机切入风速到切出风速之间。
考虑尾流效应,利用RAHMAN模型计算出各台风机轮毂处风速。
根据各台风机功率风速曲线,计算出各台发电机出力P,以及整个风电场ΣP。
再设风电场的电压初始设定值Uo,在不考虑风电场内部电压损耗的情况下,所有风机出口电压都设为Uo,从而根据Uo、P计算出各台风机的无功功率Qi以及整个风电场的ΣQ。
由于风电场己经计算出P、Q,因此可视为PQ节点,代入主系统进行潮流计算,得出风电场电压U,将设定值Uo与计算值U进行比较,修正设定值,重新重复迭代,直至计算收敛。
由双馈异步发电机组成的风电场:当双馈异步发电机恒功率因数运行时,要先根据风力机转速控制规律计算转差率S,再计算风电场发出或吸收的无功功率Q,然后以PQ节点形式代入主系统进行潮流计算迭代。
当双馈异步发电机恒电压运行时,以PQ节点形式代入电力系统进行潮流计算。
在某个设定风速的计算完成后,改变设定风速,进行新一轮的计算。
从上述计算过程可以看出,稳态含风电场电力系统潮流计算的结果,实质上是一个各风速下系统的潮流计算分布情况表。
其中风电场零出力、最大、最小出力等3种情况需要着重关注。
动态过程分析,一般采用仿真的方法。
要考虑异步发电机、双馈异步发电机等不同发电机的模型以及风速、风力机、桨距调节等环节,用仿真程序PSS/E(电力系统机电暂态过程仿真分析软件)、PSCAD(电磁暂态仿真软件)、Matlab(数学软件)/Simulink(仿真工具)、PSASP(电力系统分析综合程序)等进行分析。
分析的关键是各种风力发电机模型的选用。
分析风电并网对主电网的影响,还需考虑风电场无功问题。
风电场无功消耗包括:异步风力发电机消耗,双馈异步发电机和直流永磁同步机没有此部分;风机出口升压变压器,由于整个风电场风机箱式升压变数目众多,有成百上千台,叠加起来数量不小;风电场升压变电站主变压器消耗等。
对于由异步风力发电机组成的风电场,应考虑电压稳定性问题。
如有必要,可采用动态电压控制设备。
1.1 对电能质量的影响风电对于电力系统是一个干扰源。
风电对电能质量的影响主要有以下三方面(前述对电压的影响是最重要的方面):1.1.1 风速变化、湍流以及风力机尾流效应造成的紊流,会引起风电功率的波动和风电机组的频繁启停,风机的杆塔遮蔽效应使风电机组输出功率存在周期性的脉动;1.1.2 软起动并网时,由软起动装置引起的各次谐波;1.1.3 风电经AC/DC/AC并网时,由于脉宽调制变换器产生的谐波。
谐波的次数和大小与采用的变换装置和滤波系统有关。
1.2 对电网电压的影响风力发电出力随风速大小等因素而变化,同时由于风力资源分布的限制,风电场大多建设在电网的末端,网络结构比较薄弱(短路容量较小),因此在风电场并网运行时必然会影响电网的电压质量和电压稳定性。
为满足风力发电场的无功需求,每台风力发电机都配有无功补偿装置。
目前常用的是分组投切电容器,其最大无功补偿量是根据异步发电机在额定功率时的功率因数设计的。
即在额定功率时无功补偿量必须保证功率因数达到设计的额定功率因数,一般大于0.98。
由于分组投切电容器不能实现快速连续的电压调节,对快速的电压变化无能为力。
风力发电对电网电压的影响主要有慢的(稳态)的电压波动、快的电压波动(1~lJ闪变)波动突然,没有规律,可能不重复、波形畸变(1~lJ谐波)、电压不平衡(即负序电压)、瞬态电压波动(1~lJ电压跌落和凹陷)等。
1.3 并网过程对电网的冲击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。
直接并网时,流过5~8倍额定电流的冲击电流,一般经过几百毫秒后转入稳态。
异步发电机并网时冲击电流的大小,与并网时网络电压的大小、发电机的暂态电抗以及并网时的滑差有关。
滑差越大,则交流暂态衰减时间越长,并网时冲击电流有效值也就越大。
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。
目前可以通过加装软起动装置和风机非同期并网来削弱冲击电流,但会给电网带来一定的谐波污染。
1.4 对电网稳定性的影响风电接入系统引起的稳定问题主要是电压稳定问题。
这是由于:(1)普通的无功补偿方式为电容器补偿,补偿量与接入点电压的平方成正比,当系统电压水平降低时,无功补偿量下降很多,而风电场对电网的无功需求反而上升,应该给我们的电压水平,严重时会造成电压崩溃,风机被迫停机;(2)故障切除不及时,会发生暂态电压失稳;(3)风电场出力过高有可能降低电网的电压安全裕度,容易导致电压崩溃。
总而言之,并网型风电场对于电网稳定性的主要威胁,一方面是风速的波动性和随机性引起风电场出力随时问变化且难以准确预测,导致风力发电接入系统时潜在安全隐患;另一方面是弱电网中风电注入功率过高引起的电压稳定性降低。
1.5 对电网频率的影响风电场对系统频率的影响取决于风电场容量占系统总容量的比例。
当风电容量在系统中所占的比例较大时,其输出功率的随机波动性对电网频率的影响显著,影响电网的电能质量和一些对频率敏感负荷的正常工作。
这就要求电网中其他常规机组有较高的频率响应能力,能进行跟踪调节,抑制频率的波动。
考虑到风电的不稳定性,当风电由于停风或大失速而失去出力后,会使电网频率降低,特别是当风电比重较大时,会影响到系统的频率稳定性。
消除该影响的主要措施是提高系统的备用容量和采取优化的调度运行方式。
当然,当电力系统较大、联系紧密时,频率问题不显著。
1.6 对继电保护装置的影响与常规配电网保护不同,通过风电场与电力系统联络线的潮流有时是双向的。
风力发电机组在有风期间都和电网相连,当风速在起动风速附近变化时,为防止风电机组频繁投切对接触器的损害,允许风电机组短时电动机运行,此时会改变联络线的潮流方向,继电保护装置应充分考虑到这种运行方式。
其次,并网运行的异步发电机没有独立的励磁机构,在电网发生短路故障时,由于机端电压显著降低,异步发电机仅能提供短暂的冲击短路电流。
总之,风电场故障电流主要由公用电网电源提供,风电场保护的技术困难是如何根据有限的故障电流来识别故障的发生,从而使保护装置快速而准确地动作。
2 改善风电场对电网影响的措施风力发电的并网对电网的电能质量和安全稳定运行带来的负面影响,可以通过一些有效措施得到改善,进一步降低风电对电网的影响。
2.1 双馈异步风力发电机国内还有一些风电场选用双馈异步风力发电机,大多来源于国外,价格较贵。
这种机型称为变速恒频发电系统,其风力机可以变速运行,运行速度能在一个较宽的范围内调节,使风机风能利用系数Cp得到优化,获得高的利用效率;可以实现发电机较平滑的电功率输出;发电机本身不需要另外附加无功补偿设备,可实现功率因数在一定范围内的调节,例如功率因数从领先0.95调节到滞后0.95范围内,因而具有调节无功功率出力的能力。
2.2 直驱式交流永磁同步发电机大型风力发电机组在实际运行中,齿轮箱是故障较高的部件。
采用无齿轮箱结构能大大提高风电机组的可靠性,降低故障率,提高风电机组的寿命。
目前国内有风电场使用了直驱式交流永磁同步发电机,运行时全部功率经A-D-A变换,接入电力系统并网运行。
与其他机型比较,需考虑谐波治理问题。
2.3 变速恒频风力发电机组随着电力电子元件的性价比不断提高,未来几年变速恒频电机、双馈电机等新型发电机组开始在风机上推广应用,风电场可以像常规机组一样,承担电压及无功控制的任务,以最大限度提高风能的利用效率。
使用变速恒频风电机组有几种方案可供选择:采用通过电力电子装置与电网相连的同步发电机;或者采用变速恒频双馈风力发电机,实现风机以最佳叶尖比运行,比变桨距控制的实现更简单、更经济。
2.4 无功补偿技术改善风电系统运行性能的无功补偿技术包括风电场出口安装动态的无功调节装置(svc)、具有有功无功综合调节能力的超导储能(SMES)装置等措施。
静止无功补偿器(svc)可以快速平滑地调节无功补偿功率的大小,提供动态的电压支撑,改善系统的运行性能。
将SVC安装在风电场的出口,根据风电场接入点的电压偏差量来控制SVC补偿的无功功率,能够稳定风电场节点电压,降低风电功率波动对电网电压的影响。
3 结论近年来,并网型风力发电在世界范围内得到快速发展,我国的风力发电也展现出蓬勃的生机。
风力发电是目前除水力发电以外最现实、技术最成熟且最具有规模效益的清洁能源发电方式。
然而随着风电场规模的不断扩大,风力发电这种不稳定的分散电源特性对电网的影响愈加显著。
随着风力发电技术的发展,可以通过采用有效措施来改善风电场运行性能,降低风电对电网的影响。
根据供电系统的供电情况和各类用户用电规律, 合理地安排用户的用电时间, 鼓励低谷用电, 压低高峰用电, 可以大大节约变压器电能损耗, 同时也可以节约线路和整个电网的损耗, 达到节约电能的目的。