风力发电对电力系统运行的影响
大规模风电并网条件下的电力系统调度探析 何亮

大规模风电并网条件下的电力系统调度探析何亮摘要:随着国内经济飞速发展,环境问题也日益严峻,非可再生资源日渐减少,可持续利用可再生的风能作为一种环保型的绿色发电能源逐渐在电力系统中占有了一席之地。
大力发展风力发电,不但可以节省煤炭石油天然气等非可再生资源,更能降低温室气体排放,提高环境质量。
所以,本文针对大规模风电并网电力系统的调频特性进行研究。
关键词:大规模;风电并网;调度一、概述随着全球变暖形势的日益严峻,人们越来越倾向于节能减排低碳经济的生活方式。
全球变暖的罪魁祸首是以二氧化碳为主的温室气体大量排放,在中国,二氧化碳的主要来源便是化石燃料的大量燃烧,而我国每年消耗的煤炭60%以上都是用来发电,目前煤电占我国电能组成的78.1%。
为顺应全球范围内的低碳经济发展潮流,清洁、可再生能源的发电所占比重开始逐渐上升。
目前全球范围内清洁、可再生能源的发电技术中,风力发电技术是最为成熟的。
近10年内,全球风电增长率达到了年均29%。
我国风力资源丰富,主要集中在内蒙古、新疆、甘肃、河北等地,这些地区风力资源总共约2.5亿Kw,海上风力资源也相当丰富,约有7.5亿Kw,风力发电是未来我国经济增长的一条重大产业链。
作为一种清洁能源,风力发电不会产生温室气体,可以很大程度上缓解全球变暖问题,减轻空气污染程度,有利于可持续发展,改善空气质量,能够带来显著的环境效益和社会效益。
随着风电在电能构成中比例逐年上升,风电并网对电能质量和保护装置的影响也从局部逐渐扩大,不得不引起人们的重视。
二、风力发电的局限性风能虽然是一种清洁、可再生并且发展潜力巨大的新型能源,但它也有自身不可避免的缺陷,相比于水力能源的集中性和可操作性,风力发电的稳定性与之比较均逊色不少。
因此稳定性,是风力发电最大的短板。
所以,如果风电想要大规模并入主干电网,势必因为其自身缺陷,造成主干电网运行的不稳定。
1、风能的不稳定性不稳定性是因风力发电过程性本质属性所决定的。
新能源发电技术在电力系统中的应用

新能源发电技术在电力系统中的应用随着人们对可持续发展和环境保护的关注不断增加,新能源发电技术在电力系统中的应用变得越来越重要。
新能源发电技术具有清洁、可再生、低碳排放等优势,对实现能源供应的可持续性和保护环境具有重要意义。
本文将介绍几种常见的新能源发电技术,并探讨其在电力系统中的应用。
一、风力发电技术风力发电技术是一种利用风能产生电力的技术。
它利用风机叶片的旋转驱动发电机产生电能。
风力发电技术具有风能资源广泛、排放零污染等优势。
在电力系统中,风力发电技术可以用于分布式发电和集中式发电。
分布式发电是指将多台小型风力发电机连接到电力系统中,可以在城市和农村等地方实现清洁能源的供应。
集中式发电是指将多台大型风力发电机装在一个集中发电场所,通过输电线路将电能传输到城市和工业区域。
二、太阳能发电技术太阳能发电技术是一种利用太阳能产生电能的技术。
太阳能电池是太阳能发电技术的核心设备,将光能转化为电能。
太阳能发电技术具有可再生、清洁无污染等优势。
太阳能发电技术在电力系统中的应用主要包括太阳能光伏发电和太阳能热发电。
太阳能光伏发电是指将太阳能转化为电能,常用于户用光伏系统和大型光伏电站。
太阳能热发电是指利用太阳能集热器将太阳能转化为热能,再通过热发电装置将热能转化为电能,常用于太阳能热电联产系统。
三、生物能发电技术生物能发电技术是一种利用生物质燃料产生电能的技术。
生物质燃料包括农作物秸秆、森林废弃物、食品加工废料等可再生可持续的生物质资源。
生物能发电技术可以通过燃烧、气化、发酵等方式将生物质燃料转化为热能或燃气,再通过热发电或燃气发电装置产生电能。
生物能发电技术具有资源丰富、环境友好等优势,可以用于乡村区域的电力供应和生活垃圾的能量回收利用。
四、地热发电技术地热发电技术是一种利用地球内部的热能产生电能的技术。
地热能是地球内部的热能资源,可以通过地热发电装置将地热能转化为电能。
地热发电技术具有资源丰富、连续稳定等优势。
风力发电对电网的影响及对策

风力发电对电网的影响及对策作者:段钢陈玮来源:《城市建设理论研究》2013年第07期【摘要】风力发电作为一种新型的可再生能源,具有改善能源结构、经济环保等方面的优势。
通过分析风电场并网运行的特性及其对电力系统的安全、调度、电能质量和稳定性的影响,最后提出改善风电场运行性能的对策。
【关键词】风力发电电网稳定性质量中图分类号: TM315 文献标识码: A 文章编号:随着风电规模占全网容量比例的大幅增加,原有常规电源对电网运行的调整与控制能力被削弱;而风电电源很难像常规电源一样,执行系统的调频、调压任务和抑制系统的功率震荡,所以风电场接入电网技术、风电场对电网运行的影响等问题日益突出。
此外,风力发电功率输出随机性很强,波动很大且不可控,而且风电场大多建设在电网的末梢,网络结构相对薄弱,风电场并网运行必然会对电力系统的安全性、稳定性、电能质量、系统可靠性、电源和电网规划等方面带来一定的影响。
一、风力发电的特点风力发电之所以在全世界获得快速发展,除了能源需求增加,环保压力加大外,还因为风力发电本身具有独特的优点。
主要表现在:风电资源在风能丰富地区可就地开发利用,不存在运输问题;风能是可再生能源,清洁无污染;风电场建设施工周期短;实际占地少,对土地要求低;风电场运行简单;风力发电机技术比较成熟。
但与此同时,风力发电也有其自身的局限性,主要表现在:风能的能量密度小;由于风力和风向时常不稳,导致能量无法集中;风能不能大量存储;风轮机的效率较低;风机产生机械和电磁噪声,对生态环境有影响;风力发电机采购成本高,致使发电成本大幅度攀升;接入电网时对电网有不利影响。
二、风力发电系统的基本形式从机组结构上看,风力发电经过多年的发展,曾出现过多种类型。
图1是几种典型的风力发电系统拓扑,这些拓扑的区别在于使用的发电机和电力电子变换器以及有无齿轮箱。
图1 典型风力发电机组的拓扑结构图图1(a)是20世纪80年代到90年代被广泛采用的传统结构。
含风电场的电力系统动态经济调度

含风电场的电力系统动态经济调度一、本文概述随着全球能源结构的转型和可再生能源的大力发展,风电作为一种清洁、可再生的能源形式,其在电力系统中的比重日益增加。
然而,风电的随机性和不可预测性给电力系统的调度和运行带来了新的挑战。
因此,研究含风电场的电力系统动态经济调度问题具有重要的理论和实践意义。
本文旨在探讨含风电场的电力系统动态经济调度问题,分析风电对电力系统调度的影响,提出相应的调度策略和优化方法。
文章将介绍风电场的基本原理和特性,包括风电的预测方法、风电出力的随机性及其对电力系统的影响。
然后,文章将综述现有的电力系统调度模型和方法,分析其在处理风电场时的局限性和不足。
接着,文章将提出一种基于动态经济调度的优化模型,该模型能够综合考虑风电的不确定性、电力系统的运行成本以及系统的稳定性等因素,实现风电场与传统电源之间的优化调度。
文章将通过仿真实验验证所提模型的有效性和可行性,为含风电场的电力系统动态经济调度提供理论支持和实践指导。
本文的研究内容不仅有助于提升电力系统的运行效率和稳定性,也有助于推动风电产业的可持续发展,为实现全球能源结构的绿色转型提供有力支持。
二、风电场特性及其对电力系统的影响风电场作为可再生能源的重要组成部分,具有显著的特点和复杂的影响因素,这些特性直接对电力系统的动态经济调度产生深远影响。
风电场的主要特性包括其出力的不确定性、间歇性以及反调度特性。
这些特性使得风电在电力系统中扮演着既带来清洁能源又带来调度挑战的双重角色。
风电出力的不确定性主要源于风能的自然特性。
风速的随机性和间歇性导致风电场出力难以准确预测。
在实际运行中,风电出力的波动会对电力系统的稳定运行产生影响,如频率偏差、电压波动等。
因此,在电力系统的动态经济调度中,必须充分考虑风电出力的不确定性,合理安排备用容量和调度策略,以确保电力系统的安全稳定运行。
风电的间歇性特点使得风电场在电力系统中呈现出不同于传统电源的运行特性。
风电场电力质量问题分析与解决

风电场电力质量问题分析与解决随着能源消耗量的不断增加,风电作为一种新兴的清洁能源形式,受到了越来越多的关注。
然而,在风电发电过程中,会涉及到一系列的电力质量问题。
比如,变频器噪声、谐波干扰、感应并联电容电流共振、齐纳现象等问题,这些问题造成的影响不容忽视。
本文将从风电场电力质量的定义、影响因素、问题分析以及解决措施等角度,深入分析风电场电力质量问题,并提供一些实用的解决方案,以期对风电场电力质量问题的解决起到一定的指导作用。
一、风电场电力质量的定义风电场电力质量指的是在风电发电过程中,电力系统所涉及到的一系列电气参数和参数变化,其中包括电压、电流、功率因数、频率等等。
风电场电力质量的好坏,直接影响到电力系统的运行效率和稳定性。
好的电力质量能够确保风电系统的稳定运行,同时也对电力设备的寿命和电力系统的安全起到重要的保障作用。
二、影响因素1. 风速的变化风速的变化是导致风电场电力质量问题的一个重要因素。
风速的变化会直接影响到风机的转速,从而影响到风机输出的电流和电压。
当风速较低时,风机的输出电压和电流会相应下降,导致电力系统的电压、频率和功率因数等指标的质量下降。
2. 风机负载变化风机负载变化也是导致风电场电力质量问题的重要因素。
在风力发电过程中,风机的负载会受到诸多因素的影响,比如风速的变化、电力系统的功率要求等等。
当风机的负载发生变化时,会导致谐波电压和谐波电流的产生,进而影响到电力系统的电气参数。
3. 变频器噪声变频器噪声是风电场电力质量问题中的一个重要方面。
变频器是风机转速控制的关键设备,在变频器的工作过程中,会不可避免地产生一定的噪声。
这些噪声会干扰电力系统的电气参数,进而影响到电力系统的电力质量。
4. 感应并联电容电流共振感应并联电容电流共振是导致风电场电力质量问题的一个重要原因。
在感应电机的供电系统中,绕组中的感应电容与供电系统中的电感并联,从而形成LC谐振电路。
当感应电机的负载发生变化时,会导致LC谐振电路中的电流共振,进而影响到电力系统的电气参数,比如电压、电流、频率等等。
电力系统中的风电并网与输变电研究

电力系统中的风电并网与输变电研究电力系统是现代社会中不可或缺的基础设施之一,为满足人们对能源的需求,传统的燃煤、水电等发电方式已无法满足迅速增长的用电需求。
在可再生能源的发展中,风能作为一种重要的清洁能源,风电并网和输变电技术的研究对电力系统的可靠运行和稳定供电具有重要意义。
风电并网是指将风力发电系统与电力系统进行连接,通过电网输送清洁的风能。
风力发电系统将风能转化为机械能,再经过风力发电机转化为电能,最终与电力系统进行连接。
风电并网技术可以有效地利用风能资源,减少了对传统能源的依赖,实现了绿色能源的利用。
同时,风电并网技术也面临一系列挑战,如风电机组的可靠性、并网对电力系统的影响等。
为了实现风电并网,输变电技术在电力系统中起着至关重要的作用。
输变电技术是将电能从发电厂输送到用户之间的技术和设备系统。
在风电并网中,输变电技术主要解决了以下问题:长距离电量输送、电压和频率的稳定控制、电能的可靠传输等。
随着风电装机容量的增加,输变电技术也提出了新的要求,如提高输电效率、减少线路损耗、降低系统负荷等。
针对电力系统中的风电并网与输变电研究,学界和工业界进行了大量的探索和实践,取得了一系列成果。
例如,针对风电机组可靠性问题,研究者从风电机组的设计、制造、维护等方面进行了深入研究,提高了风电机组的可靠性和运行稳定性。
另外,研究人员还针对风电并网对电力系统的影响进行了模拟和仿真,分析了风电的并网方式、电压和频率等问题,为电力系统的稳定运行提供了理论和实践的支持。
在输变电技术方面,学者们提出了一系列的技术手段和解决方案。
例如,采用高压直流输电技术可以有效解决长距离输电的问题,提高输电效率和稳定性;而柔性直流输电技术则可以提高输电网对风电等可再生能源的接纳能力。
此外,智能电网技术的引入也为电力系统中的风电并网与输变电提供了更高效、灵活的解决方案,实现了对风电电量的精确监控和优化控制。
值得一提的是,电力系统中的风电并网与输变电研究并非只有技术层面的问题,也涉及到政策、经济等多个方面。
大规模风电并网引起的电力系统运行问题及应对策略研究
1 大规模风 电接入对 电网电压 造成的影 响以及风 电场 电压 3 结语
控 制 问题
总而言之 . 大规模风 电并 网引起的电力 系统运行 问题及应对 策略 从 目前看来 .我国相当一部分地 区具有十分丰富的风能资源 , 这 研究具有十分重要的现实意义 随着风 电行业逐 渐步人高速发展 时 些地区和负荷 中心之间有着遥 远的距离 当大规模风力发 电无法顺利 期 . 风电并网引发 的一系列问题 . 逐渐 引起 了有关方面 的高度重视。 随 完成相应的任务时 . 我们只有采用相应 的方式 . 才能确保负荷 中心能 着当今时代 不断 的变化与发展 . 大规模风 电并 网面 临着较为 巨大 的挑 够成功接 收到风能。 这个方式是 : 采用输 电网进行远距离传输。 从某种 战和机遇 风电作 为一种相当重要的清洁能源 . 它既能够大幅度 降低 意义上说 . 在产生相 当高的风 电场风 电出力前提下 . 通过远距 离输送 燃料成本 . 又能够不断增强社会效益与环境效益 。文章结合大规模 风 的风电功率数量过大时 . 会出现一些 负面影响 。 这些负 面影响包括 : 大 电并网引起 的电力 系统运行问题及应 对策略研究 的实 际情况 , 对 大规 幅度增加 了电网线路的无功损耗 和风 电场的无功需求 、 较大的线路压 模风电接人对 电网电压造成的影响以及 风电场 电压控制 问题 、 大规模
【 关键词 】 风 电并 网: 电力 系统 : 风 力发电
0 引言
为 了加快推动我国大规模风力发 电的进程 . 我们应该 加强对 风电 并网技术 的研究 . 大幅度减少大规模风 电场接入以后给电力系统带来 的不利影 响 风力发电的重要 特征是: 污染少 、 较大的储量 和可再 生。 般来说 . 难以调度和预测风能 的主要原 因在 于 : 风具有较大 的间接 性和随机性 . 导致风电场有功出力有着相 当大的波动性 风电具 有相 当广泛的应用前景 . 正如《 可再生能源“ 十 二五” 规 划》 所述 , 未 来几年 内风电很极有可能成为三大主要能源之一 风电并 网会严重影响电网 正常运行 的根本原因在于 : 在电网之 中. 风电所 占的 比例越来越大 。 风 电并网会产生一定的负面影响 .如果不能及时消除这些负面影 响 . 会 阻碍我 国未来的风电建设和规划进一步发展 为 了保证 电力系统在大 规模风电接人之后依然能够安全 、 稳定地 运行 , 我们应该针对 大规模 风电并 网产生 的一系列实际问题 . 提 出切实可行的技术方案 。
风力发电出力相关性分析
风力发电出力相关性分析摘要:近年来新能源项目不断实施大规模并网,对电力系统有效调整频率、调整峰值、调度等多个层面影响较大,致使电网调度过程中难度增加。
对于电力系统来说,由于风力发电存在随机波动性强、可控制低等缺陷,造成处理控制能力弱化,不能实现负荷的精准预测,导致风力发电大规模并网后稳定性、电能质量及其电能调度等方面都存在一定缺陷,降低了电网安全运行系数。
因此,必须从不同时间、空间来挖掘风力发电出力相关数据,全方面了解风力发电并网特性,为分析并网困境提供可靠的数据支撑。
风能和太阳能发电具有互补性,风光互补发电系统作为可再生能源利用的一种形式,有着广泛的应用前景。
对于常规电网不能到达的偏远地区,风光互补发电系统是解决电力供应问题的一种手段。
关键词:风力;发电;相关性风力发电将可再生的清洁风能转化成电能,发展风电是低碳能源转型的重要途径。
风速是一个随时间变化的量,因而风电场出力波动性如何得到抑制是大型风电基地建设必须考虑的问题。
早期风电场的波动由电网的可接纳性予以缓解,而今随着新能源装机容量的增加,源端配置储能等自身缓解波动性的要求逐渐被提出。
而通过风电场自身的组合缓解出力的波动性,则是一种较为经济的方法。
一、风电出力特性1、风电出力的波动性和不确定性。
风能的随机性、分散性以及风电机组的特性导致了风电出力的波动性:风能的随机性:风速受气候地形等自然因素的影响一直处于变化状态;风能的分散性:风能的功率密度较低,分布于广阔的空间范围;风电机组自身条件的限制:对于绝大多数风电机组来说,自身运行和控制性能还是不够完善,功率波动的抑制能力有待加强。
风电出力的随机性和模糊性导致了风电出力的不确定性。
随机性是由风能的随机性造成的,由于风速的变化导致了风电出力会在零到风电机组的额定功率之间变化,加剧了风电机组出力的不确定性;由此带来的后果是风电出力的难以预测性,现有的风电出力预测方法精度不够,可靠程度不高,难以精准地预测风电机组的功率变化,导致了风电出力的模糊性。
风力发电的发展现状及应用
风力发电的发展现状及应用风力发电是指利用风能转化为电能的一种可再生能源技术。
风力发电已经成为一种主流的清洁能源技术,在全球范围内得到了广泛的应用和发展。
本文将从风力发电的发展现状、应用领域以及未来发展趋势等方面进行详细阐述。
一、风力发电的发展现状1.全球风力发电装机容量不断增长随着可再生能源的重视和全球气候变化问题的凸显,风力发电在全球范围内得到了迅猛发展。
据国际能源署(IEA)的数据显示,截至2020年底,全球风力发电的累计装机容量已经达到了约730GW。
并且每年都有大量的新风电项目陆续并网,全球风电装机容量持续增长。
2.风力发电在国际上的应用风力发电已经在全球范围内得到了广泛的应用。
欧洲在风能利用方面具有较大的优势,特别是德国、西班牙、丹麦等国家,这些国家的风电装机容量均居于较高水平。
此外,北美洲的美国和加拿大也是全球风电装机容量较大的国家。
亚洲地区的中国和印度也在风力发电领域有所突破,风力发电已经成为了一种主要的清洁能源。
3.技术不断进步和成本下降在风力发电技术方面,随着技术水平的不断提升,风力发电设备的效率和可靠性都得到了大幅度的提升。
同时,随着产业规模的扩大和技术进步,风力发电的成本也在不断下降。
以陆上风电为例,成本已经下降到了每千瓦时4-5美分左右,甚至更低,逐步逼近甚至低于化石能源的发电成本。
这也是风力发电在全球范围内得到广泛推广的重要原因之一。
4.政策支持和市场机制众多国家和地区都出台了扶持风力发电发展的政策和措施。
比如,德国的“能源转型”政策、美国的生产税收抵免和风能税收抵免政策等,都为风力发电的发展提供了有力的支持。
此外,一些国家还通过竞争性招标和定价机制来推动风电项目的实施和落地。
5.风电产业链的完善随着全球范围内风力发电的迅猛发展,风电产业链也在不断完善和发展。
从风力发电设备制造到风电项目开发、运维和服务等各个环节都形成了相对完善的产业链。
产业链上的各个环节相互协同,促进了风电产业的可持续发展。
风力发电的发展前景浅析
风力发电的发展前景浅析一风电发展存在的问题1风力发电价值分析电力系统的运行成本分为固定成本与可变成本两部分,固定成本只与电场建设投资和还贷方式有关,不随运行方式的改变而改变,因此在这我们只考虑对于风力发电的可变成本部分。
作为自然中的一种取之不尽的能源,利用风能进行发电的成本非常低,相对于火力发电机组来说几乎可以忽略不计。
但由于风能的随机性,相应产生的风电场并不稳定,无法满足生产需要的稳定电能。
为了保证系统运行的可靠性,风力发电生产必定要增加稳定性的投资。
风力发电综合价值的计算需要综合考虑发电收益、发电成本、辅助服务成本、环保效益等各方面因素,其数值的大小既决定了风电与常规能源的竞争力大小,也决定了风力发电的发展速度,如何准确评估风力发电的价值是风电发展过程中一个必须解决的问题。
2风电设备生产水平落后我国现在的风电设备制造水平远低于市场对技术的需求,国内定型的风电机组功率均为兆瓦级以下,最大750KW,而市场需要以兆瓦级为主流。
国内风电机组制造企业必须设法突破从定桨定速到变桨变速,单机功率大幅度提升的问题。
自主研发能力严重缺失。
由于国家和企业投入的资金较少,缺乏基础研究积累和相关人才,我国在风里发电机组的研究能力还有待提高,总体上还处于跟踪和引进国外先进技术的阶段。
目前国内引进的许可证,有的是国外淘汰技术,有的图纸虽然先进,但受限于国内配套厂的技术,工艺,材料等原因,导致国产化的零部件质量,性能需要一段时间才能达到国际标准。
购买生产许可证技术的国内厂商需要支付昂贵的技术使用费,其机组性价比的优势在前期不明显。
不仅是风电设备,风电机组的配套零件的研发与产业水平较低,这增加了风电整机开发的难度。
尤其是变桨变速型风机,国内相关的零部件开发,生产制造方面仍然处在起步阶段,这都拖慢了我国风力发电的发展速度。
3电价比较高由于我国风电还处于比较初级的阶段,初期的投资比较大,相对于传统的火力发电,风电的度电价格是其二倍。
- 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)。
风力发电对电力系统运行的影响
在可再生能源利用中,风能具有很强的竞争力。
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。
标签:风力发电;电能质量;稳定性;解决方案
一、风力发电并网对电力系统的影响
1.1风力发电的规模设计问题
尽管近些年风力发电在国内迅速发展,但是总的发电规模以及装机容量与我国国家电网总的装机容量不构成显著的比例,并没有对电力系统构成什么重大的影响。
但是由于我国风力资源的分布集中在西部地区,那里气候恶劣,地广人稀,用电负荷量本来就不高,一旦大规模进行风力发电的开发运行,就会对当地的电力系统产生较大的压力,这就导致对我国风力发电产生严重的制约因素。
同时在另一方面,由于我国西部地区的风力发电,一般比较受制于气候条件的影响。
尽管国内已经为风电场安装风功率预测系统,但是由于受到自然因素的影响比较大,电力生产无法得到有效保障,所以对于国家电网来说,无法形成有效地电力调配,这也导致对于当地的电力系统产生很多不确定的影响,构成安全隐患。
这些因素就形成了对于风力发电规模的制约,需要进行科学的研究和分析,才能确保进一步扩大风力发电的规模。
1.2电压波动和闪变对发电质量的影响
风力发电最大的影响因素就是风力大小的不确定性,导致发电机组的运行过程中出现电压波动和闪变等问题,而电压的波动和闪变就会对电网电能质量产生较大影响,这就会对整个电网安全和效率构成威胁。
同时,风电发电机组的启动、运行、关闭等操作也会产生电压的波动以及闪变等问题。
因此,这些不稳定的电压以及闪变问题,并网后就会对整个电网的发电质量产生影响,不利于电网安全、稳定运行。
1.3对电网稳定性的影响
风力发电机组与电网的并网点,通常位于电网的末端,这就导致在向电网输电的过程中产生逆向的电流流向和潮流分布的改变,这是之前没有考虑和遇到的问题,所导致的结果就是风力发电机组对于周围的局部电站或线路施加相当大的压力,有可能导致输电线路的崩潰。
同时,风力发电机组向电网发电,由于是异步发电机组的功率输出,就会相应地从国家电网吸收无功功率,为了有效补偿发电机组的无功功率损失,需要安装动态无功补偿装置(SVC或SVG),或者更为先进的SVG设备来校正。
1.4保护装置不能有效运转
在进行风电发电机组的运行过程中,由于机组受到风速的影响比较大,经常发生对接触器的损害,所以要适当安装电动机设备,在必要的时候进行补充运行,但是这就导致风力发电机组与国家电网之间的电流有时会出现双向流动。
如果风力发电机组的系统设计时,没有充分考虑到这样的情况,就有可能对原有的保护装置产生损害。
同时在风力发电机组产生短路等各种故障的时候,没有形成一部分短路电流,机组的保护装置可以借助这部分电流进行运行,迅速准确查找故障的原因,但是这种设计在保护装置起初的设置中没有考虑到,这就导致保护装置在风力发电系统发生故障的时候不能有效发挥作用。
二、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
(1)风电穿透功率极限:风电穿透功率(windpowerpenetration)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(PointofCommonCoupling)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
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。
分析计算表明,制约风机-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。
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。
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180o向0o逐渐打开,并网过程结束后,将双向晶闸管短接。
通过采用这种软启动方式,可以将风电场并网时的冲击电流限制在1.2~1.5倍额定电流以内,得到一个比较平滑的并网过程。
2.3保护装置的调整
在风电场保护装置的配置与整定方面,目前通常的做法是按照终端变电站的方案进行配置和整定。
主要依靠配电网的保护来切除网络的故障,然后由孤岛保护、低电压保护等措施来逐台切除风电机组,从而在故障期间断开风电场与系统的连接,而当故障清除后,控制风电场自动重新并网。
但是对于今后有大量风电场接入配电网的情况,这种方法会降低系统的可靠性。
三、结论
风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构,经济环保等方面的优势,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,还需进一步改善其并网性能,降低风电并网对电力系统的运行带来的负面影响。
本文从分析风力发电对电力系统带来的影响入手,综合比较了各国研究和工程人员在风能电力并网方面的解决方案,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。
参考文献
[1]风力发电对电力系统小干扰稳定性影响述评[J].和萍,文福拴,薛禹胜,LedwichGerard.电力系统及其自动化学报.2014(01)
[2]考虑风力发电的电力系统经济调度[J].刘韬文,李孝杰.继电器.2007(S1)
[3]风力发电对电力系统运行的影响[J].徐浩,李扬.江苏电机工程.2007(06)作者简介:李欢,男,汉族,助理工程师,本科学历,研究方向:风力发电。