基于风电场功率调节能力和电能质量测试及研究

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1、基于风电场功率调节能力和电能质量测试及研究（国网江苏省电力公司电力科学研究院江苏南京211103）木文运用文献研究法、举例论证法和比较论证法等研究方法，通过对风电场功率调节和电能质量测试的阐述和分析，进一步探究我国风电场功率调节和电能质量测试中的问题并尝试提出解决方案。关键词：风电场；功率调节；电能质量；测试引言第二次工业革命以来，电能已经成为现代人类社会中不可或缺的能源之一，也是一种清洁方便、经济实用且易于传输、控制和转换的能源。我国传统的发电模式以火力发电为主，随着时代的进步，科技的发展，各种

2、新型发电方式应运而生。其中，风力发电就是一种有效利用自然资源、节能、环保的清洁能源。风电的大规模介入对区域电网的调峰能力、功率调节能力以及电能质量提出较大的挑战。电能质量不过关会导致风电场无法正常运行，严重影响电M的安全和稳定运行，大大限制了风力发电的应用。一、风电场相关概念和介绍1.风电场的概念风电场是指有一批风力发电机组成或风力发电机组群括机组单元变压器）、汇集线路、主升压变压器及其他设备组成的电站。是人类发明的一种发电工具，利用风能并结合一系列发电机器从而达到用风力发电的目的。2.风电场的建

3、造条件风电场建设的选址是要考虑气象条件和社会自然条件等因素的。风电场对风能的质量要求高，所以风力发电场的地址选择的首要条件必须风能资源丰富。年平均风速在5m/s以上，30m高处的有效风力时数在6000h以上，有效风能密度在240w/mA2以上时才适合建设大型风电场。而影响风能质量的因素除了年平均风速还有平均风功率密度、风频分布、有效风速可利用小时数、风向稳定度等。风力发电场的场址盛行风向要稳定。风向稳定不仅可以增大风能利用率，还可以延长风机寿命。风力发电场湍流程度要小。风是随机的，并受场地表面粗糙

4、度和附近障碍物的影响。风场湍流的形成一般是由于风道过于粗糙、或者因障碍物而产生的风速及风向的急剧变化而引起的。它不仅会影响风力发电机的出力，还会使风力发电机产生振动和受载不均，降低风力发电机使用寿命，严重吋还会造成桨叶飞出的事故。风力发电场址的自然灾害要少。强风、冰雹、雷暴、地震等都会对风力发电机等造成影响。当然，以上这些都属于对气象条件的要求，在社会自然条件上，还要求地势平坦，土质条件好，以便土建施工。要求交通便利，应考虑到拟建风电场的设备供应和主要建筑材料的运输。要求尽可能少占耕地，离开候鸟迁

5、徙路线和动物的栖息地等，减少生态破坏。还要尽可能接近电网接入点，例如靠近现有的10KV和66KV变电所和线路，以减少电能损耗和送出工程的费用。二、风电场功率调节能力1.风电场有工功率与无功功率冇功功率（P）是指保持设备运行所需要的电功率，也就是将电能转化为其它形式的能量（机械能，光能，热能等）的电功率，比如：6.0千瓦的电动机就是把6.0千瓦的电能转换为机械能，带动水泵抽水或脱粒机脱粒。无功功率比较抽象，它主要用于电气设备内电场与磁场的能量交换，在电气设备（电路系统）中建立和维护磁场的功率，不表现

6、对外做功。凡是奋电磁线圈的电气设备，要建立磁场，就要消耗无功功率。比如：40瓦的日光灯，除需40多瓦有功功率（镇流器也需消耗-•部分冇功功率）来发光外，还需80乏左右的无功功率供镇流器的线圈建立交变磁场用。2.风电场的有功功率控制与调节在常规的水火电系统中，通过借助自动发电控制系统，在线调节机组出力，实吋跟踪电力调度机构下达的发电计划曲线，但是由于风速的不可控性，风电机组只能运行在最大捕获功率或低于该出力水平情况下，难以和常规的水火电机组一样，跟踪特定的发电计划曲线，为解决风力常出力的不确定性带来

7、的影响，国家能源局已经要求风电场装设功率预测系统，风电场也将同常规电厂一样跟踪调度机构下达的发电计划曲线，均方根误差大于0.2者将受到考核。风电场通常包含多台风机，风电场奋功功率调节必须借助风电场集中功率控制系统来实现，当风电场冇功功率超过调度机构下达的计划曲线或者接到调度机构要求风电场降出力运行指令吋，风电场集中控制系统可以通过变桨或者切机方式调节风电场出力。尽管如此，风电场功率调节的还存在问题。风电场冇功功率只能单向控制，功率控制系统只能控制风电场出力在低于最大风能捕获功率水平以下运行。1.风

8、电场的无功功率控制与调节通过过去对内蒙古风力场风力发电机群调节无功能力的测试，从试验数据分析可得，在风电场30%工况下，单由风力发电机群可调控风电场无功±22Mvar,调节220kV母线电压范围在±6kV;在风电场50%工况下，可调控风电场无功±23Mvar，调节220kV母线电压范围在±5kV。表明1.5MW永磁直驱风力发电机机组群具备一定的无功调节能力，单投风电机组能量综合管理平台控制风电机组群吸、发无功，可以奋效调节整个