风电并网问题探究

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1、风电并网问题探究摘要：随着风电场的容量越来越大，对系统的影响也越來越明显，研究风电并网对系统的影响已成为重耍课题，木文将就风电并网研究中的一些问题进行浅述。关键词：智能电网；风力发电屮图分类号：U665文献标识码：A文章编号：1、国内外风电发展作为一种新型的可再生能源，现代风力发电产业在20世纪80年代初始发于美国加利福尼亚州。风力发电具有环境友好、技术成熟、全球可行的特点，并且具有超过20年的良好运行记录，越来越被人们所认可。随着全球气候持续变暖，无论是在发展屮国家还是发达国家都开始大力发展风电。1.1国外发展20世纪初，法国出现了第一台用现代快速风轮驱动的

2、发电机。到了20世纪30年代，各国已开始研制中型、大型风力发电机。1973年由于受到“石油危机11的冲击，许多发达国家都在探索能源多样化的途径，以解决石油资源日益枯竭的问题o能源危机的出现使得人们对新能源技术越来越感兴趣。许多的个人和政府机构都参与到了新能源事业中。当时的美国能源部（DepartmentofEnergy）资助了许多风能项冃，并向企业提供试验设备。19世纪80年代,美国联邦政府和州政府出台了关于风力发电机设备减免税的政策，刺激了美国本士风力发电事业的发展。全球共冇40多个国家使用风力发电，其屮2008年各国在新增装机容量中的占有率如图1所示。图1

3、2008年各国在风电新增装机容量中的占冇率1・2风力发电发展现状我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。根据全国900多个气象站陆地上离地10m高度资料进行估算，全国平均风功率密度为100W/m2,风能资源总储量约32.26亿kW,可开发和利用的陆地上风能储量有2.53亿kW,近海可开发和利用的风能储量冇7.5亿kW,共计约10亿kWo如果陆上风电年上网电量按等效满负荷2000小时计，每年可提供5000亿千瓦时电量，海上风电年上网电量按等效满负荷2500小时计，每年可提供1.8万亿千瓦时电量，合计2.3万亿千瓦时电量。2020年规划日标是2000-3000万

4、T瓦，风电在电源结构中将有一定的比例，届时约占全国总发电装机10亿千瓦容量的2〜3%，总电量的1〜1.5%o2020年以后随着化石燃料资源减少，成本增加，风电则具备市场竞争能力，会发展得更快。2030年以后水能资源大部分也将开发完，近海风电市场进入大规模开发时期。2、风电并网的问题2.1主要问题风能由于其自身特性使得它未被人们充分利用。风能资源通常远离负荷中心，风电场的输出随着风速风向的变化而变化，风力发电的特性目前尚未完全明确，所以制约了风力发电的发展。2.2研究2.2.1潮流与网损在电力系统中，发电厂一般都接在输电网上，负荷则直接和配电网相连，电能是从输电

5、网流向配电网的。输电网一般呈环状结构，电压等级高，网络损耗小；配电网则呈树状，结构松散，电压低，网损较大。风电场接入配电网以后，减少了输电网向该地区输送的电力，既缓解了电网的输电压力，一般也会降低系统的网损。在潮流问题上，主要的研究热点在于风电场的模型。最简单的是P-Q模型，根据风电场的有功功率和给定的功率因数，估算风电场吸收的无功功率，然后作为一个普通的负荷节点加入潮流程序。如果考虑感应电机的稳态等值电路，那么可以把无功功率写成有功功率以及电机阻抗的函数，甚至可以引入风速作为输入量，把有功功率表示成风速的函数。还有人建立了所谓的R-X模型，把感应电机的滑差表

6、示成端电压、冇功功率和等值支路阻抗的函数，给定初始滑差和风速，计算风机的电功率和机械功率，根据两者的差值修正滑差，反复迭代，直至收敛。P-Q模型不需要额外的迭代步骤，也可以得到相当满意的结果，而R-X模型的计算量较大。2.2.2电能质量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Z内（低于25Hz）,因此，风机在

7、止常运行时也会给电网带來闪变问题。2.2.3发电计划与调度传统的发电计划基于电源的可靠性以及负荷的可预测性，以这两点为基础，发电计划的制定和实施有了可靠的保证。但是，如果系统内含有风电场，因为风电场出力的预测水平还达不到工程实用的程度，发电计划的制定变得困难起來。如果把风电场看做负的负荷，不具有可预测性；如果把它看做电源，可靠性没有保证。风力发电并网以后，如果电力系统的运行方式不相应地做出调整和优化，系统的动态响应能力将不足以跟踪风电功率的人幅度、高频率的波动,系统的电能质量和动态稳定性将受到显著影响，这些因素反过来会限制系统准入的风电功率水平，因此有必要对电

8、力系统传统的运行方式和控制手段做出适当