大规模风电场并网对电网的影响及对策综述

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1、KEJIZONGSHU科摄练迹

2、j_0ll大规模风电场并网对电网的影响及对策综述傅旭，李海伟，李冰寒(西北电力设计院，陕西西安710075)(2)风能的稳定性差。风能属于过程性能源，具0引言有随机性、间歇性、不稳定性，风速和风向经常变动，它们对风力发电机的工况影响很大。为得到较稳定近年来，全球风电产业一直持续增长，1995—的输出电能，风力发电机必须加装调速、调向和刹车2006年全球累计装机容量年均增长28．3％，2006年新等调节和控制装置。增装机容量15197MW，使机容量达到74223MWo(3)风能不能储存。对于单机独立运行的风力2

3、006年。世界风电新增装机容量前5位的国家是美国发电机组，要保证不问断供电，必须配备相应的储能(2454MW)、德国(2194MW)、印度(1840MW)、装置。西班牙(1587MW)和中国(1337MW)。(4)风轮的效率较低。风轮的理论最大效率为2006年以来，我国风电发展步伐已明显加快。59．3％，实际效率会更低一些，统计显示，水平轴风2006年我国新增装机容量比过去20年发展的总量还轮机最大效率通常在20％一50％，垂直轴风轮机最大多，累计建成91个风电场，总装机容量达2600MW。效率在30％～40％。按装机总容量计算，我国已经超

4、过意大利和英国，成(5)风电场的分布位置经常偏远。例如，我国的为世界第6大风电大国。风电资源虽然比较丰富，但多数集中在西北、华北和大规模的风力发电必须要实现并网运行1。风东北“三北地区”。电场接人电力系统的分析是风电场规划设计和运行由于风能具有以上特点，使得利用风能发电比中不可缺少的内容，是风力发电技术的三大课题之用水力发电困难得多。一。然而由于风电自身的特点，大规模风电接入会对总之，风电的最大缺点是不稳定，风电系统所发电网产生负面影响。风电场并网的研究内容涉及到出的电能，若直接并入电网，将影响局部电网运行的电能质量l5_1、电压稳定性(1

5、3-251、暂态功角稳定性[261稳定性。及频率稳定性[29瑚3I等。本文主要介绍大型风电场并网对电力系统的影响。2大规模风力发电对系统的影响1大型风电场并网运行的特点2．1对电压稳定性的影响【13-25]大规模风电场接人电力系统时，风电场对无功(1)风能的能量密度小。为了得到相同的发电功率的需求是导致电网电压稳定性降低的主要原容量，风力发电机的风轮尺寸比相应的水轮机大几因。目前，风力发电多采用异步发电机，它需要外部十倍。系统提供无功支持。当风电场容量大，无功控制能力收稿日期：2009—11—01作者简介：傅旭(1976-)，男，辽宁锦州人

6、，工学博士，工程师，研究方向为电力系统规划和运行。tl__曩e。

7、0誊j科技绿述KEJ、ZONGSHU不足时，易影响电压的稳定性究中，通常用单机模型来代替整个风电场作动态特2．1．1静态电压稳定问题性研究。而单机模型对风电场的稳定性研究来说过研究表明[13-16]，一方面风电场的有功出力使负于简化，因此需要建立一种既能反映风电场内部机荷特性极限功率增大，增强了静态电压稳定性：另一组的联系、又能降低复杂性的综合模型，以保证对风方面风电场的无功需求使负荷特性的极限功率减电模拟分析的有效性。少，降低了静态电压稳定性。由于风电场大多采用异2．3对电

8、能质量的影响步发电机，变速恒频风电系统在向电网注入功率的随着越来越多的风电机组并网运行，风力发电同时需要从电网吸收大量的无功功率，风电场的无对电网电能质量的影响引起了广泛关注,23瑚。风资功仍可看作是一个正的无功负荷．因此风电场可能源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机引起电压稳定性降低或电压崩溃现象。但只要系统组的输出功率呈波动性，可能会影响电网的电能质的无功供给足够多，则整体上可以认为风电场的并量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等。网增强了系统的静态电压稳定性。也就是说，风电并风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启网对电网静态

9、电压稳定性的影响可以是正面的也可动时仍然会产生较大的冲击电流。当风速超过切出以是负面的．它跟风力发电机的运行点密切相关。风速时，风机会从额定出力状态自动退出运行。如果2．1．2暂态电压稳定问题整个风电场所有风机几乎同时动作．这种冲击对配通常认为，大规模风电并网引起的电压稳定性电网的影响十分明显。不但如此，风速的变化和风机问题属于动态范畴，因此很多文献都是围绕暂态电的塔影效应都会导致风机出力的波动．而其波动正压稳定性展开的[20-251。好处在能够产生电压闪变的频率范围内，因此，风机影响暂态电压稳定性的因素很多，一般说来有在正常运行时也会给电

10、网带来闪变问题。目前，电压如下几部分。1)电网的强弱；2)风机的类型(定速波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面风机采用的普通感应发电机常为鼠笼式感应发电影响之一。风电给系