风力发电并网技术应用探析

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1、风力发电并网技术应用探析　　摘要：风力发电是一项综合性的高科技技术，牵涉电力工程、控制技术、结构力学、材料科学及气象学等多学科与跨领域学门。由于风力机组大型化的趋势导致制造技术难度不断提高，因此许多基础研究必须深入探讨。本文详细阐述了风力发电并网技术的应用。关键词：并网;瓶颈;风力发电中图分类号：TB857文献标识码：A文章编号：引言风电的应用前景广泛，是我国未来着力发展的三大能源之一．随着风电在电网中所占比例的增大，风电并网所带来的对电网的影响也将不断增大，若不能抑制并网时产生的不利影响，将给未来我国的风电规划和建

2、设带来极大危害．机遇与挑战并存，若能解决大规模风电并网带来的问题，提出合理有效的技术方案，确保大规模风电并网后电力系统运行的安全性与稳定性，则将有利于我国未来能源战略的完成。一、世界风力发电技术发展特点10伴随着风力发电技术在世界各国不断的发展，其发展趋势有以下几大特点：（1）总装置容量大幅度成长。（2）发电机单机容量不断扩大，做为提高风能利用率与发电效益的有效途径。例如发电机单机容量从1997年的500~750kW主流机型发展至目前3.6MW机组的大量安装。（3）离岸式风场逐步商业化。由于海上风场具有风速高、风力稳

3、定等优点，因此可以有效利用风力发电机组的发电容量。2002年丹麦在HornsRev海域建置16万kW的世界上最大的海上风电场，展开隔离式风场的世纪。（4）风力发电成本不断降低。虽然风力发电建设投资成本较高，但是营运成本低。二、我国风力发电及并网发展情况相关数据表明，2010年，中国风电累积装机容量达到4182.7万kW，超过美国成为世界第一装机大国。但同时，风电的发电量只有500亿千瓦时，仍低于美国，并网容量也只有吊装容量的30%左右，远低于国际水平，严重影响了风电效率和效益水平的提高。中国的风电行业的发展速度十分迅

4、猛，几乎是用5年的时间实现了欧美发达国家近30年的发展进程，在产业不断进步市场规模快速发展的同时，其面临的挑战和问题也是明显的。首先是中国风电装备的质量水平，包括设备完好率、发电能力等还有待提高，其次并网容量与吊装容量的差别，与国际先进水平相比还有较大差距。如何从装机大国转变成为风电利用大国，成为了中国目前面临的最大问题。而风电并网又是解决这个问题的重中之重。10首先，风电发展的速度超乎所有人的预期，而电网建设却是按照常规进行，这使得依据国家风电发展规划进行的电网建设难以满足风电快速发展的需求。风电与电网两者在规划和

5、建设方面存在着严重的脱节正是目前风电并网瓶颈的成因。其次，风电作为一种间歇性电源，稳定性存在着先天的不足，而这一特性也是电网对风电缺乏兴趣的最主要原因。虽然可再生能源法要求电网全额收购可再生能源发电电量，2008年颁布的《十一五可再生能源发展规划》中也明确要求电网企业要在2015年和2020年接收1%和3%的可再生能源发电，但是这些规定至今没有落到实处，即使电网没有接入可再生能源也并没有得到惩罚。更深层次来说，欧美近30年的风电事业发展是建立在较成熟的自由电力市场的基础之上的，充分利用了市场机制和行政措施两种手段来解

6、决风电发展中的各种问题。而我国的电力市场发展尚不成熟，市场优化资源配置、技术开发、利益分配和微观均衡等基本功还十分欠缺。三、并网型风电系统的结构1、CSCF风电系统10该系统目前还在MW级以下的风电机组采用，常用异步或同步两种发电机。优点是结构简单、成本低、过载能力强、运行可靠性高；并网控制系统比较简单；同步发电机既能输出有功功率，还能提供无功功率和电压支撑能力，输出的电能质量高，因此，同步发电机取代异步发电机是风电系统的技术趋势。缺点：当风速迅速增大时，风能将通过桨叶传输给主轴、齿轮箱和发电机等部件，产生机械应力，

7、引起这些部件的疲劳损坏；风电系统直接与电网相耦合，风电特性会直接对电网产生影响，若风速急剧变化，可能会引发电能质量问题；若采用异步发电机，需要无功电源的支持，还需动态无功补偿，并网时冲击电流较大；若采用同步发电机，由于风速随机变化，作用在转子上的转矩很不稳定，使得并网时其调速性能很难达到期望的精度，特别是当重载情况下并网，若不进行有效控制，会发生严重的无功振荡和失步问题。因此，CSCF系统很少采用同步发电机。2、VSCF风电系统优点：根据风速的变化，风力机以不同的转速旋转，减少了对风力机等机械装置的机械应力；通过对最

8、佳转速的跟踪，在可发电的较大风速范围内均可获得最佳功率输出；风力机能够对变化的风速起到一定的缓冲，使输出功率的波动变化减小；通过对风电机组有功和无功输出功率进行解耦控制，并采用一定的控制策略，可以分别单独控制风电机组有功、无功的输出，具备电压的控制能力；实现了发电机转速与电网频率的解耦，降低了风电系统与电网之间的相互影响，并网冲击电流小；若采用