大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及对策[2]

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1、万方数据162008年11月第9卷第11期电力设备ElectricalEquipmentNov．2008VoI．9NO．11大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及对策迟永宁1，李群英2，李琰1(1．中国电力科学研究院，北京市100192；2．，王真1，石文辉1，王跃峰1吉林省电力有限公司，吉林省长春市130021)摘要：近年来我国风电快速发展，同时也带来了大规模风电并网的问题。文章主要介绍了大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及其相关技术解决措施，主要包括大规模风电并网对电压的影响及风电场的电压控制问题；大规模风电并网对稳定性的影响及风电机组低电压穿越能力的问题；大规模风电并

2、网对调度运行的影响和风电功率预测的必要性3方面的内容，并针对每一个问题提出了相关的应对策略。关键词：电力系统；风电并网；电压控制；低电压穿越；风电功率预测中图分类号：TM6140引言风力发电是21世纪重要的绿色能源，也是化石能源的重要替代能源之一。加快发展风力发电，是世界许多国家解决能源町持续利用的重要举措。美国的风电装机容茸仪次于天然气，连续3年领先世界；欧盟将风能当作新能源领头羊，风电装机容量占了新增发电装机的4成；国外其他国家的风电发展也t-分迅速。据预测，世界风电总装机容量在2010年将超过140GW⋯。随着我国政府对开发利用町再生能源的高度重视及《可再生能源法》的颁布实施，包括

3、风力发电、生物质能发电、太阳能光伏发电在内的可再生能源发电在近几年得到了较快的发展。其中，风力发电作为技术最成熟、最具规模化开发和商业PC发展的新能源发电方式之一，其发展速度居于各种可再生能源之首，我国风资源丰富地区的风电场建设也得到了快速发展。截至2007年底，全国风电总装机容量达到6050MW，提前实现了我国2010年发展5000MW风电的目标，根据中国可再生能源工业协会预测，到2015年，全国风电总装机要超过50GW。2007年10月，甘肃省组织有关单位编制完成了《甘肃酒泉千万千瓦级风电基地规划报告》，并向国家发展改革委作了专题汇报。同年11月底，国家发展改革委批准甘肃省开展酒泉风

4、电基地及配套电网工程前期工作。2008年3月18日，国家发改委公布了《可再生能源发展“十一五”规划》，明确提出，做好甘肃、内蒙古和苏沪沿海千万千瓦级风电基地的准备和建设工作。风电场的大规模建设，给电网规划和运行都带来了挑战。加之我圈的电网结构相对薄弱，而许多建设或规划中的风电场都位于电网薄弱地区或者末端，如此大规模的风电的接人，在全世界范围内尚属首次，没有任何的经验可以借鉴，对风电并网研究及风电并网后的运行都是一个巨大的挑战呤刁J。本文对大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定的问题进行了分析探讨，并在此基础上提出-r相关的技术解决措施。1大规模风电接入对电网电压的影响及其风电场电压控制问

5、题由于我国风能资源丰富地区距离负荷中心较远，大规模的风力发电无法就地消纳，需要通过输电网远距离输送到负荷中心。在风电场的风电出力较高时，大量风电功率的远距离输送往往会造成线路压降过大，风电场的无功需求及电网线路的无功损耗增大，电网的无功不足，局部电网的电压稳定性受到影响、稳定裕度降低。以吉林白城地区风电接人为例，图l给出了风电接入后的电压变化曲线。]飞≤—、l、％警L＼Nj．蕊一风电场总出力?MW一白城500变、500母线；—一1撇220变＼220母线；一洮南220变、220母线图l风电接入后电网电压变化曲线从图1中可以看出，随着接人风电容量的增大。风电场从系统中吸收的无功功率逐渐增大，

6、如果系统不能提供充足的无功，网内相关节点电压会逐渐降低。电网的电压稳定极限限制了风电场最大的装机容量，在电网规划没有与风电规划协调发展时，往往电网接纳风电的能力不能适应风电规划的发展，接入的风电场容量受到电网自身条件的限制。研究表明p1，通过采用一定的无功补偿手段，可以．trd，坦曾万方数据风电专题迟永宁等：大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及对策17增加电网的电压稳定裕度、提高风电场的最大装机容量。图2给出了进行无功补偿后节点电压变化曲线。．——‘、一弋泠：：；＼；、．。奄JV恤一0．0180360540720900风电场总出力／MW一自城500变＼500母线；一一自城220变

7、＼220母线；～洗南220奎、220母线图2有无功补偿风电接人后节点电压变化曲线从图2中可以看出，如果在风电场中安装一定容量的无功补偿装置(如并联电容器组)来提高风电场并网点的电压水平，能够改善风电接人地区的电压水平，提高电压稳定裕度，增加风电场的最大装机容量。另外，加强网架结构、采用具有电压无功控制能力的双馈变速风电机组，都町以更好地改善风电接入地区电网的电压水平与电压稳定性。实际运行过程中，在风电功率波动大、无功需求量大且变化相