风力发电对电力系统的影响

风力发电对电力系统的影响

摘要

风力发电总是依赖于气象条件，并逐渐以大规模风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。因此，电网并未专门设计用来接入风电，如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。本论文依据正常条例讨论了风电设计和设备网络的开发所遇到的一些问题和解决风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机性的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、频率和保护等方面带来影响，针对这些问题提出了相应的对策，以期待更好地利用风力发电。

关键词：风力发电；电力系统；影响；风电场

1. 引言

人们普遍接受，可再生能源发电是未来电力的供应。由于电力需求快速增长，对以化石燃料为基础的发电是不可持续的。相反的，风电作为一种有发展前景的可再生能源备受人们关注。当由于工业发展和世界大部分地区经济的增长而引起电力的需求稳步增长时，它有抑制排放和降低不可替代燃料储备消耗的潜力。

当大型风电场（几百兆瓦）成为一个主流时，风力发电越来越受欢迎。2006年间，包括世界上超过70个国家在内的风能发展，装机容量从2005年的59091兆瓦达到74223兆瓦。2006年的巨大增长表明，决策者们开始重视风能发展能够带来的好处。由于到2020年12%的供电来于1250Gw的安装风电装机，将积累节约10771百万吨的二氧化碳，这个报道是人类减少温室气体排放的一个重要手段。

大型风电场的电力系统具有很高的容量、动态随机性能，这将会挑战系统的安全性和可靠性。而提供电力系统清洁能源的同时，风电场也会带来一些对电力系统不利的因素。随着风力发电的膨胀和风电在电力系统中比重的增加，影响将很可能成为风力集成的技术性壁垒。因此，应该探讨其影响并提出解决这些问题的对策。

风能已经从25年前的原型中走了很长的路，而且在未来的二十年里它也会继续前进。有一系列的问题与风电系统的运作和发展。虽然风力发电的渗透可能会取代传统的植物产生大量的能量，关注的重点是风力发电和电网之间的相互作用。本文提供了一个概述风力发电对电力系统的影响，并建议相应的对策来处理这些问题，以适应电力系统中的风力发电。

根据上述问题，本文从总体上讨论了风力发电项目开发过程中遇到的问题，以及在处理项目时，将风电场与电力系统相结合的问题。由于风力发电具有容量大、动态、随机性等特点，其影响主要包括有功、无功功率流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护。针对这些问题，提出相应的对策建议，以适应电力系统的风力发电。

本文的组织如下。第2节给出了风力发电的发展情况。在第3节介绍了风力发电的特点。在4节中，详细讨论了风力发电对电力系统的影响。在第5节中，提出了减少风力发电的影响的对策。最后，第6节总结本文。

2. 风力发电的发展现状

从风能委员会的报告中显示，拥有最高装机容量总数的国家是德国（20621MW ），西班牙（11615MW ），美国（11603MW ），印度（6270MW ）和丹麦（3136MW ）。世界范围内十三个国家现在可以算是达到1000兆瓦的风力发电能力，法国和加拿大在2006年达到这一值。如图一所示，截止到2006年12月世界累计装机容量前十名。

图1 截止到2006年12月世界累计装机容量前十名

中国很晚才开始发展风电。直到90年代才步入市场化的发展和规模化的建设。这些年新增累积装机容量如图2显示。单一机组容量从100千瓦，200千瓦，300千瓦到600千瓦，750千瓦，1500千瓦逐渐增加。

图2 在中国累计和新增加安装的风力发电能力

2006年中国安装了1347兆瓦的风电机组，从而使总装机容量增加了一倍以上，比去年的数值增长了70%。这给中国带来了多达2604兆瓦的发电能力，是中国成为世界上第六大市场。2006年中国市场大幅度增长，并且预计增长将会继续甚至会加快。根据经批准的和在建的项目中的数据显示，在2007年将安装超过1500兆瓦。到2010年底中国的风电装机目标容量将达到5000兆瓦。

3. 风力发电的特点

从风能角度来看，风能资源最显着的特点是它的变化性。风电场输出的随机性变化主要来源于风速的波动和方向。无论是地理性还是时间性，风是很容易变的。此外，无论是在空间上还是时间上，这种变化性持续的范围非常广泛。

风速是以一个高度和时间函数的形式不断变化的。风速变化的时间尺度显示在图3所示的频谱图上。在一秒到一分的范围内阵风引起波动的高峰。每日的波动峰值取决于每天的风速变化，天气的峰值取决于天气的变化，通常因为每天或每周而异，但也包括季节性周期。

图3 布鲁克海文国家实验室工作的基础上的农场风谱图

从电力系统的角度来看，波动的峰值可能会影响风力发电的电能质量。电能质量波动的影响主要依赖于涡轮机技术的应用。例如，在风力发电机组传动系统中，风力变速涡轮机可以通过直接储存能量来吸收短期的电力变化。这意味着固定速度的风力涡轮机比网格耦合涡轮机的电力输出平滑的多。然而，昼夜高峰，可能会影响长期的电力系统的平衡，在这样的系统中风速预测起着显着的作用。 另一个重要的问题是风能资源的长期变化。应该知道风力加速中心的高度从而预测风电场的输出。大量的风速测量表明，风速在一年中大多时候是柔和的，介于0到25米每秒的概率是相当大的；年均风速受制于威布尔分布，如公式（1）。

()1()exp[()]k k k v v f x c c c

-=- （1） 其中：v 是平均风速；k 是形态参数；c 是尺度参数。

风力涡轮机的输出Pw 和风速集线器V 的高度之间的关系可近似表示为风力发电机的输出与风速或分段函数的曲线，如公式（2）。 ()()()0333333CL Co R R V V orV V CL w R CL R V V R CL P V R P V P V V V V V R CL P V V ≤≥≥?

??=-≤≤?-???

- (2) 其中：W P 是额定功率的风力发电机组的功率；

V 是风速高达枢纽的高度；CL V 是停机风速；CO V

V为风速。

是切出风速；

R

4. 风力发电对电力系统的影响

在电力系统中，风电的高渗透力面临着大型风电场对电网一体化的基础技术限制。风力发电对电力系统的包括对无功功率和有功功率、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、电力系统储备和基础设施的影响归因于风力发电的高容量、动态性和随机性的特点。技术方面，它通过以下方式影响且必须进行详细的研究。

（1）有功无功潮流

风电是一种间歇性和随机性的能源，从而使得功率潮流复杂化。因为为了获得更多的风能资源，许多的风电场建在远离负荷中心的地方，于是造成了风电输送的障碍。当引进额外的风力发电时，一些输配线路和电气设备可能会过载运行。因此，要确保输配电线路运行不过载。有功和无功要求都要进行调查。无功功率不仅仅在PCC中产生，而且还会通过整个网络产生，并且应该进行本地补偿。

用于常规发电机的分析方法是固定不变的，从而忽略了不确定性的风速和负荷的预测。因此，概率统计法是比较适合风力发电的。这种模型以公式（1）进行分布。这种约束以概率的形式进行描述，并且诸如电压和功率的预期参数值是可以被计算的。

（2）电压调节

一旦风电场已经确定了其地点，连接到电网的点必须确定。对于小型风力发电厂可以在低电压下连接，从而节省了开关设备、电缆和变压器的成本。如果拟议的发展规模太大导致不能与当地分布电压连接，今儿不能满足较高的电压传输网络的需求。

故障发生后，如果电力系统不发生暂态失稳，一些风力涡轮机会由于低电压保护而关断。然后输出风电场降低，这意味着电力系统失去无功负荷。然后风电场输出电压降低，这意味着电力系统失去无功负荷。

电容器补偿是常用的无功功率补偿方法。当电压水平下降，补偿量减少了很多。然而，在风电场中使用的异步电机时无功功率的需求将增加时。所以电压水平下降更多，甚至超越了风电场母线的下限。

随着风力发电装机容量的增加，风力发电的变化会导致电压水平的变化，特别是如果并入到电网中，这可能不是专门设计的，以满足高可变风力发电引起的显着和可能快速负载变化（相比）。因此，需要采取监管措施，是电压水平保持在一个特定的范围内。然而，风力发电的变化可能性较大，为了控制电压，这可能会导致增加对无功功率的增值服务。

（3）系统的稳定性

在高风电穿透功率系统中，风电并网的暂态稳定、电压稳定和频率稳定，不仅是因为风电功率的变化会改变整个电力系统的功率流分布、传输功率，而且还因为风力发电机在稳态或暂态过程中有不同的表现。

对于当前风电场的操作，保护通常切断风电场和电网之间的连接，当发生大扰动时。这相当于在大扰动后引起新的发电机跳闸扰动。因此，在这一时刻的暂态稳定是非常关键的，特别是当大型风力发电场的集成。相比基于双馈感应发电机的变速风力发电机（DFIG）与固定转速风电机组基于感应电机，前者是更强大的短路故障后，可以加强与保持足够的稳定裕度，系统的稳定性。然而，风电整合，也可能使系统暂态稳定性较差，由于电网结构。因此，不同电力系统的暂态稳定性分析。

固定转速风电机组在输出有功功率时吸收无功功率。一种无功功率风电场整体需求量是相当大的，这导致在PCC区域的电压稳定性降低。相反，双馈变速风力发电机组对无功功率有一定的控制能力。根据不同的操作和控制方案，该风力发电机可以吸收或输出无功功率来控制电压，从而有利于电压稳定。电压稳定也与PCC的短路容量相关，R / X和无功补偿方法，利用风电场的输电线路比。当

发生频率急剧下降时，电力系统的惯性是决定频率下降率的决定性的。较低的总惯性，更快的频率下降。在电力系统中，任何减少惯性的反应是危险的，严重的频率事故。风电机组的不同类型有不同的频率响应特性。固定转速风力发电机组的转子速度与系统频率强烈地耦合，以便当频率下降时，风力涡轮机减速，以释放其动能的一部分，并提供惯性响应。相反，双馈变速风力发电机组对不能提供电网的惯性反应时，由于其频率变化的有功功率和无功功率控制解耦，这不能帮助电网放慢频率变化率。在传统的植物是由风电场组成的变速风力发电机组取代，惯量的减少为高风电穿透系统的系统容量小、低负荷条件下的频率稳定度是非常不利的。

（4）电能质量

在风力发电和相关联的电力传输（交流或直流）的波动、供电质量有直接的结果，其结果是，大的电压波动，可能会导致在调节范围以外的电压变化，以及违反闪烁和其他电源质量标准。在连续运行和切换操作中，风力发电机组引起电压波动和闪变，是风电并网对电网电能质量产生不利影响的主要原因。对变速恒频风力发电机，转换器造成的谐波问题也应考虑。

风力发电机组或风电场的风电场的干扰有不同的原因，其中大多是涡轮机本体。有关参数列于表一。平均功率生产，剪切是指由气象和地理条件确定引起湍流强度、风。所有其他的原因不仅是由于电气元件的特点，如发电机，变压器等，也由转子和驱动列车的空气动力学和机械性能。涡轮机的类型（即变量与固定的速度失速与间距调节）的风力涡轮机和风力发电场的功率质量特性的主要重要性。

变速风力涡轮机可以控制的逆变器系统的功率输出的间距控制，从而平滑功率波动以及功率峰值。因此，功率峰位于额定功率的范围内。固定速度的风力涡轮机的瞬时功率峰值经常超过额定功率30%个或更多，即使在变速控制的情况下，固定速度的风力涡轮机。风力发电场的风力涡轮机的数量是非常重要的平滑功率峰值。最近，变速涡轮机配备自换相逆变器系统，这主要是PWM逆变器，采用绝缘栅双极晶体管。这种逆变器具有的优点是可以调节的有功功率和无功功率。然而，它有缺点，它产生的谐波电流。因此，过滤器是必要的，以减少谐波。

闪烁是由风力涡轮机的有功和/或无功功率的波动引起的。在固定速度的风力涡轮机，闪烁的主要原因是塔的尾流而变速风力发电机，快速功率波动平滑和塔后不影响输出功率。因此，变速风力发电机组的闪烁一般比定速风力涡轮机的闪烁低。在风电场，功率波动平滑，因为事实上风力涡轮机的相关性。

表1.风力发电机和风力发电厂对电网造成的影响

参数原因

电压升高电能生产

开关操作

塔影效应

电压波动和闪烁叶片调节误差

偏航误差

风切变

风速波动

谐波变频器

晶闸管控制器

电压峰值和谷值开关操作（5）短路容量

往往大多数的风力发电厂远离负荷中心建造，这意味着他们之间的电力系统的电气之间的距离是相当远的。长电距离使电压变大，但短路问题较小。

然而，风力发电场将能够给未来电力系统运行中的短路电流计算提供越来越重要的影响。原因是双重的。一个是上述事实，风力发电站通常是除了传统的电力中心。这意味着，短路电流的分布可能会导致急剧变化，导致一个完全不同的短路容量地图。另一个原因是，越来越多的风力发电，今天特

别是所谓的大型风力发电场（数百兆瓦）的形式。在风电场中，大量的单个单元被连接在一起，总发电量将大幅上升。然而，风力发电场将能够给未来电力系统运行中的短路电流计算提供越来越重要的影响。

在重负载条件下的不连续的风波动在每个单元可能会大幅影响相互补偿产生的短路电流。当风电场组成的双馈变速风电机组并入电力系统，他们也可在短路故障为短路电流持续贡献。

风电场对相邻节点的短路容量影响较大，而对远离PCC节点的影响不大[ 9 ]。因此，当风力发电场具有巨大的容量被集成到电网，相邻的变压器和开关的能力可能需要增加。要进一步研究如何确定风力发电对现有电力设备的短路电流额定值的影响。

（6）电能质量

没有电源是100%可靠。即使是巨大的核电站，他也能通过保护或撤回的服务被绊倒，以允许他进行维修。然而，由于一个跳闸的后果，可以使用旋转备用，在维护过程中，替代代可以在服务。虽然大型发电机保持在公用事业网，这些需求将继续覆盖在风力发电的旋转备用盖。然而，如果风能成为能源的主要来源，它的损失，这是依赖于天气和风力资源的变化，不能以这种方式处理。如果风力发电场之间存在很强的互联网络，将有可能导致发电机的地理分布，导致一个平滑的能量传递到网络，一旦某个数字已被开发。

同时，随着风力发电量的增加，系统负荷预测将可能变得不准确，这反过来又影响电力系统运行方案和机组的承诺。在发电储量预测的情况下，这可以转化为更高的储备水平的要求，以覆盖不确定性的风力发电的可用性[ 8 ]。

大规模风电场的短期输出变化不那么大，约3%的装机容量，由于它们之间的相互作用。在风力发电迅速增长的过程中，电力系统不仅需要积极的储备，当实际风力发电低于预测值，但也负储备时，风电功率高于预测值。

（7）频率调节

在电力系统中，频率是一个指标的平衡或生产和消费之间的不平衡。对于正常电力系统的运行，频率应接近其标称值。风电场输出的波动可能导致额外的不平衡。由于风力涡轮机使用其他发电技术比传统的发电厂，他们有一个有限的能力，在相同的方式，传统的发电机参与的基本频率控制。由于风不能被控制，在正常频率的电力生产将故意不保持较低的可能，为了在风电场，以提供二级控制在频率下。丹麦法规还要求风电场在岛上的频率控制（二级控制）的一部分。

为了控制在规定的标准范围内的电力系统频率，电网公司需要一些电厂提供频率控制的配套服务。然而，由于风力发电总量的增加，其输出的变化将有一个更显着的影响频率[ 8 ]。

间歇性风力发电的渗透，将增加连续频率调节的需要。风力发电也可以增加对频率响应的需求，虽然这取决于在一定程度上风力发电将能够满足未来的电网代码要求。个别风力发电机的输出的快速变化的影响将是相对较小的，因为个别风电场的波动之间的相关性将是小的时间范围内考虑（几秒到一分钟）。它遵循的直接影响的风力发电的动态频率控制服务可能是小。然而，随着风力发电量的增加，其总产量的预测误差也将增加。这将增加调度错误，这将被中和由自动总督行动，对连续频率响应的附加要求[ 12 ]。

（8）保护

至于任何建议扩展的实用程序网格，有问题要解决的每个应用程序的连接。对于连接到配电系统，建议发电必须有一个相对低的容量。总的来说，网络的这一部分是径向和保护将分级预期故障电流向外流动供应点绿巨人。引入一个发电机的径向网络意味着故障电流，现在可以提供不流动的预期方向。因此需要一个详细的检查，在网络模型中的建议发电机的保护设置。这张支票的结果可能表明，保护功能，相当充分，因为它是。在另一个极端，它可能会显示，现有的继电器不能保护网络，而新一代和重新设计的保护是必要的[ 7 ]。

风电场与电网之间的功率流是双向的，在保护设计和配置中应考虑。在风力发电机组中，无论采用哪种发电机，风力发电都会增加电网的故障水平，进而影响电网原有保护装置的继电保护设置。它可能需要添加新的保护装置和/或修改原始保护装置的继电保护装置。特别是当风电场接入配电网时，

随着风电场装机容量的增加，断路器的过载可能会发生[ 8 ]。

5. 减轻风力发电的影响的对策

无功补偿设备的应用，如静止无功补偿器（SVC）和静止同步补偿器（STATCOM）发挥了重要作用，风力发电，减轻其对电力系统的影响。为了保持电压水平，电网公司可以提供额外的或升级的电压控制设施。无功补偿设备应安装在风电场升压变电站，具有快速响应特性和连续可调，如SVC和STATCOM，为了减轻风力发电引起的电压波动和闪变、速度控制和俯仰角控制进行改进，同时最大限度地提高风机输出减少风电出力的波动。同时，对风电场如SVC和能量存储装置也可以减轻电压波动和闪变的辅助设备的安装。在大多数情况下，快速的无功补偿设备，包括SVC和STATCOM，应包括提高网络的暂态稳定性。

新技术和先进技术在电力系统中的风力发电的发展也有好处。桨调节的涡轮机可以加快故障后的风力涡轮机的速度恢复和改善的稳定性。变速风力发电机组的优点使功率波动以及功率峰值，提高系统的暂态电压稳定性的系统，减少对电力系统的闪烁和罢工等。

从风力发电侧，它可以提高电力系统的电压稳定性，提高风电穿透功率的恒定功率因数控制或恒定电压控制。从网格的侧面，对加强和改变当前的网络具有重要意义。电压源变换器（VSC）的高压直流输电（VSC-HVDC）是一个不需要任何额外补偿传输系统，因为这是转换器的[ 13 ]控制固有的。因此，它将是一个很好的工具，使风力发电成为一个网络，即使在网络中的薄弱点，而不必提高短路比。VSC-HVDC的有功功率控制能力，可以是一个完美的工具，用于处理有功功率/频率控制。它能够处理风电，并能迅速反应，以抵消电压变化，这可以提高系统的稳定性和电能质量。

6. 结论

风能已经从25年前的原型中走了很长的路，而且在未来的二十年里它也会继续前进。有许多关于整合风电系统的运作和发展的问题。虽然风力发电的渗透可能会取代传统的植物产生大量的能量，关注的重点是风力发电和电网之间的相互作用。本文提供了一个概述风力发电对电力系统的影响，并建议相应的对策来处理这些问题，以适应电力系统中的风力发电。

参考文献

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[13] Eriksson K ， Liljegren C ， Sobrink K ． HVDC light experiences applicable for power transmission from offshore wind power parks[EB/OL]．

风电并网对电网的影响及其策略

风电并网对电网的影响及其策略-机电论文 风电并网对电网的影响及其策略 李梦云 （武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070） 【摘要】目前，中国风电已超核电成为第三大主力电源。但风力电场等分布式电源对电力网络的日益渗透的同时，给现代电力系统带来了很多方面的影响，比如改变了电力网络中能量传递的单向性，对现有配电网的稳定性产生较大的影响（尤其是对电网电压稳定性的影响）。因此，对风电并入配电网后产生的影响及其应对策略进行相关的研究是非常具有现实意义的。介绍了风力发电目前的发展状况和风电接入电网后对电力系统带来的影响，尤其是针对风电场并网后对电网的稳态电压的稳定性，以风速和风电机组的功率因数作为影响因素，从原理上，分别分析其对含风电场的电网的稳态电压的影响。最后在此基础上，提出初步的应对策略。 关键词风力发电；电网；稳态电压；影响；策略 0 前言 随着日益增长的电力负荷、能源的短缺、环境恶化的愈发严重，以及用户要求电能质量的提高，大家越来越关注DG（分布式发电）。研究表明，分布式发电的发展可以反映能源的综合运用、电力行业的服务程度和环境保护的提升。尤其是其中的风力资源，因为其是可再生能源、开发潜力大、环境和经济效益好，因此得到了广泛的应用，使风力发电成为分布式发电中重要的发展方向，同时也使其成为一种当今新型能源中发展迅速的发电方式。 1 风电并网对电力系统的影响

风电场并入配电网，使输电网对部分地区的电力输送压力得到缓解和电力系统的网损得到改善的同时，也对电力系统产生了许多不好的影响如电压波动、闪变等。 同时由于风具有随机性，其输入电网的有功和无功有很大的波动性。风速的不可预测这一特性，使我们不能对风电进行准确而又可靠地出力预测，我们需要更加注重负荷跟踪、备用容量等，提高了风电场的运行成本。 风电并网增加电力系统调峰调频的难度，不仅需要风电场容量，而且需要风电场快速响应负荷变化；风电机组并网时，会不可避免的对电网有冲击电流。风电场与电网的联络线的潮流的双向性，使并网后的电网的继电保护的保护配置提高了要求。 2 风电并网对电网电压的影响 配电网的电压分布情况由电力系统的潮流所决定，当电力网络中电源功率和负荷发生变化时，将会引发电力网络各个母线的节点产生变化。对风电并网的配电网来说，风电场的功率的波动会影响电网电压出现偏移。由于风电场接入配电网后，风电场的接入点的变化、有功功率和无功功率的不平衡等，会导致无功功率从无功源流向负荷。风电场的电压偏移会影响风电场的接入容量和风电并网后电力系统的安全运行。 2.1 风速变化对配电网电压的影响 将接入风电场的配电网系统的供电线路作等值电路，则风电场并网点至无限大系统两端的电压降落为： U1-U2=I(R1+R2+jX1+ jX2) （1） 上式中，U1为风电场的输出电压，U2为电网电压，R1、X1表示风电场的电

风电并网对电力系统稳定性的影响

风电并网对电力系统稳定性的影响 【摘要】风电作为一种重要的新能源，若能实现大规模利用对于解决当前全球性的能源危机有着重要意义。风电本身的波动性和间隙性给风电并网带来了很大的难度，本文将深入探究风电并网对电力系统的影响，旨在为同行进一步解决风电的合理并网问题提供一个有益的参考。 【关键词】风电并网;风电特性;电力系统稳定性 引言 保证电力系统的稳定性是电能生产、运输和利用的基本要求。风电作为一种新型能源，可控性较差，其本身的很多特性具有高度的随机性，因此，风电的大规模并网会对电力系统的安全运行产生很大的影响[1]，风电并网已经成为制约风电发展的重要因素。 1.风电特性 风电特性是研究风电并网的基础。风电特性主要包括波动性和间歇性。波动性，又称脉动性，是指风电功率在时间尺度上具有沿某条均线不断上下跳变的特性，其特性可以通过波动幅值和波动频率表征。间歇性是指风电功率在时间尺度上具有不连续性。风电的这两个特性具有高度的随机性，从而是风电的可控性较差。风电功率的这些特性是由风力本身决定的，如风速，风向等。 2.风电并网对电力系统的影响 风电并网会使风电场对电力系统的安全稳定运行产生很大的影响。本文认为其主要影响包括以下几个方面： （1）对电压稳定的影响 由于风电功率具有波动性和间歇性，进而会导致电压出现波动和闪变。文献[2]详细研究了风电功率的间歇性对电力系统电压稳定性的影响，指出保证电压稳定性的关键问题是对风力发电机组的速度增量进行有效控制，对电压稳定性影响最大的区域分布在风电场及其附近的节点区域。 （2）对频率稳定的影响 风电的发电功率不稳定，具有间歇性和波动性，从而使其发电量也不稳定，输出功率不是恒定值。风速发生变化时其输出有功功率就会波动，进而导致电网内的有功也发生变化，有功会影响电网的频率。如果一个地区的风电所占份额过大，某一时刻有功频率变动过大将会导致频率崩溃，甚至会使得整个电网瘫痪。

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风力发电对电力系统 的影响

风力发电对电力系统的影响 摘要 风力发电总是依赖于气象条件，并逐渐以大规模风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。因此，电网并未专门设计用来接入风电，如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。本论文依据正常条例讨论了风电设计和设备网络的开发所遇到的一些问题和解决风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机性的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、频率和保护等方面带来影响，针对这些问题提出了相应的对策，以期待更好地利用风力发电。 关键词：风力发电；电力系统；影响；风电场 1. 引言 人们普遍接受，可再生能源发电是未来电力的供应。由于电力需求快速增长，对以化石燃料为基础的发电是不可持续的。相反的，风电作为一种有发展前景的可再生能源备受人们关注。当由于工业发展和世界大部分地区经济的增长而引起电力的需求稳步增长时，它有抑制排放和降低不可替代燃料储备消耗的潜力。 当大型风电场（几百兆瓦）成为一个主流时，风力发电越来越受欢迎。2006年间，包括世界上超过70个国家在内的风能发展，装机容量从2005年的59091兆瓦达到74223兆瓦。2006年的巨大增长表明，决策者们开始重视风能

发展能够带来的好处。由于到2020年12%的供电来于1250Gw的安装风电装机，将积累节约10771百万吨的二氧化碳，这个报道是人类减少温室气体排放的一个重要手段。 大型风电场的电力系统具有很高的容量、动态随机性能，这将会挑战系统的安全性和可靠性。而提供电力系统清洁能源的同时，风电场也会带来一些对电力系统不利的因素。随着风力发电的膨胀和风电在电力系统中比重的增加，影响将很可能成为风力集成的技术性壁垒。因此，应该探讨其影响并提出解决这些问题的对策。 风能已经从25年前的原型中走了很长的路，而且在未来的二十年里它也会继续前进。有一系列的问题与风电系统的运作和发展。虽然风力发电的渗透可能会取代传统的植物产生大量的能量，关注的重点是风力发电和电网之间的相互作用。本文提供了一个概述风力发电对电力系统的影响，并建议相应的对策来处理这些问题，以适应电力系统中的风力发电。 根据上述问题，本文从总体上讨论了风力发电项目开发过程中遇到的问题，以及在处理项目时，将风电场与电力系统相结合的问题。由于风力发电具有容量大、动态、随机性等特点，其影响主要包括有功、无功功率流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护。针对这些问题，提出相应的对策建议，以适应电力系统的风力发电。 本文的组织如下。第2节给出了风力发电的发展情况。在第3节介绍了风力发电的特点。在4节中，详细讨论了风力发电对电力系统的影响。在第5节中，提出了减少风力发电的影响的对策。最后，第6节总结本文。

风电接入对电力系统的影响及控制措施

风电接入对电力系统的影响及控制措施 互联网环境下，电力网络日趋复杂，使电网维护和管理难度增加，很容易出现电网瘫痪情况，造成严重的经济损失。在电力系统中接入风电，能够减少停电损失和故障发生率，使电力网络管理效率得到明显提升。文章简要论述风电场特点及风力发电机组故障情况，分析风电接入对电力系统的影响，提出具体控制方法。 标签：风电接入；电力系统；保护装置 前言： 风力发电属于可再生能源发电技术，应用日益普遍。风力资源丰富，但开发难度大。一些地区虽然适合风电大规模开发，但都处于电网末端，网架结构简单，一旦把风电接入电网，不仅影响电能质量、继电保护等，还会导致电网稳定性差。明确风电接入对电力系统的影响，采取专业技术手段加以控制，优化电力系统性能，为客户提供优质电力服务。 1风电场及风力发电机组故障 1.1风电场特点 风能具备随机性和不可控性，也不能够存储，很难像常规火电厂一样，通过调节汽轮机汽门，对出力进行有效控制，故而，风电机组发出的电能具备波动性和随机性特征。因风能具备不可控特征，无法依据负荷调度风力发电，使调度难度增加。当前，风电机组以异步发电机为主，尽管把无功补偿电容器组装设在机端出口，有功功率输出过程中，发电机会以系统为载体，对无功功率进行吸收，而无功需求受有功输出变化影响。 1.2风力发电机组故障特征 风力发电机组应用时间并不是很长，尚存在诸多技术桎梏，其故障特征主要表现在以下方面。具体而言，将控制技术和运行特征作为划分依据，可把风力发电机细分为变速恒频和衡速衡频两类。前者有双馈式风力发电机、永磁直驱式风力发电机等，后者则以鼠笼式感应风力发电机为主[1]。在风电故障点、接入点位置已知，且保持不变时，短路电流会受接入的风电机组类型影响，表明不同类型风电机组故障特征存在差异。 2风电接入对电力系统的影响 在电力系统中接入风电，会对继电保护产生影响，还容易干扰电网稳定性、电能质量等，甚至影响电流保护。具体如下：

风力发电对电力系统的影响

风力发电对电力系统的影响 摘要 风力发电总是依赖于气象条件，并逐渐以大规模风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。因此，电网并未专门设计用来接入风电，如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。本论文依据正常条例讨论了风电设计和设备网络的开发所遇到的一些问题和解决风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机性的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、频率和保护等方面带来影响，针对这些问题提出了相应的对策，以期待更好地利用风力发电。 关键词：风力发电；电力系统；影响；风电场 1. 引言 人们普遍接受，可再生能源发电是未来电力的供应。由于电力需求快速增长，对以化石燃料为基础的发电是不可持续的。相反的，风电作为一种有发展前景的可再生能源备受人们关注。当由于工业发展和世界大部分地区经济的增长而引起电力的需求稳步增长时，它有抑制排放和降低不可替代燃料储备消耗的潜力。 当大型风电场（几百兆瓦）成为一个主流时，风力发电越来越受欢迎。2006年间，包括世界上超过70个国家在内的风能发展，装机容量从2005年的59091兆瓦达到74223兆瓦。2006年的巨大增长表明，决策者们开始重视风能发展能够带来的好处。由于到2020年12%的供电来于1250Gw的安装风电装机，将积累节约10771百万吨的二氧化碳，这个报道是人类减少温室气体排放的一个重要手段。 大型风电场的电力系统具有很高的容量、动态随机性能，这将会挑战系统的安全性和可靠性。而提供电力系统清洁能源的同时，风电场也会带来一些对电力系统不利的因素。随着风力发电的膨胀和风电在电力系统中比重的增加，影响将很可能成为风力集成的技术性壁垒。因此，应该探讨其影响并提出解决这些问题的对策。 风能已经从25年前的原型中走了很长的路，而且在未来的二十年里它也会继续前进。有一系列的问题与风电系统的运作和发展。虽然风力发电的渗透可能会取代传统的植物产生大量的能量，关注的重点是风力发电和电网之间的相互作用。本文提供了一个概述风力发电对电力系统的影响，并建议相应的对策来处理这些问题，以适应电力系统中的风力发电。 根据上述问题，本文从总体上讨论了风力发电项目开发过程中遇到的问题，以及在处理项目时，将风电场与电力系统相结合的问题。由于风力发电具有容量大、动态、随机性等特点，其影响主要包括有功、无功功率流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护。针对这些问题，提出相应的对策建议，以适应电力系统的风力发电。 本文的组织如下。第2节给出了风力发电的发展情况。在第3节介绍了风力发电的特点。在4节中，详细讨论了风力发电对电力系统的影响。在第5节中，提出了减少风力发电的影响的对策。最后，第6节总结本文。

风电接入对电网的影响

风电的接入对电网的影响 1.对电网频率的影响 风电出力波动将会产生严重的有功功率平衡问题。风电比例大小对系统调频影响严重，当电力系统中风电装机容量达到一定规模时，风电功率波动或者风电场因故整体退出运行，可能会导致系统有功出力和负荷之间的动态不平衡，当电网其他发电机组不能够快速响应风电功率波动时，则有可能造成系统频率偏差，严重时可能导致系统频率越限，进而危及电网安全运行[1]。因此，始终保持电力系统频率在允许的很小范围内波动，是电力系统运行控制的最基本目标，也是电力调度自动化系统的最重要任务。电力系统正常运行时，频率始终保持在50Hz±0.2Hz 的范围内，当采用现代自动调频装置时，误差可以不超过0.05～0.15Hz。 2.对电网电压的影响 风电场并入电网后，由于风电具有间歇性和随机性的特点，使得当风电功率变化时，电网电压也将随之发生波动。随着风电注入功率的增加，风电场附近局部电网的电压和联络线功率将会超出安全范围，严重时会导致电压崩溃。影响电压波动有很多因素,例如风电机组类型、风况、所接入电网的状况和策略等,但最根本的原因是风速的波动带来的并网风电机组输出功率的变化。系统要求节点电压与额定值的偏差不允许超过一定的范围。因此,必须釆取适当的措施来防止偏差过大，维持系统的节点电压在限定的范围之内，防止与额定值的偏差超过允许范围。风电接入系统的所带来的电压与无功功率问题亟待解决。 综上所述，为保证大规模风电接入后电网的安全稳定运行，风电接入后的电网运行控制技术越来越重要，电网的稳定控制技术、运行控制技术、优化调度技术以及风电与电网的协调控制技术将成为风电并网控制技术中的关键技术[2,3]。 [1] 计崔. 大型风力发电场并网接入运行问题综述[J]. 华东电力, 2008, 36(10): 71-73. [2] 耿华, 杨耕, 马小亮. 并网型风力发电机组的控制技术综述[J]. 电力电子技术, 2007, 40(6): 33-36. [3] 王伟胜, 范高锋, 赵海翔. 风电场并网技术规定比较及其综合控制系统初探 [J]. 电网技术, 2007, 31(18): 73-77.

浅谈风力发电对电网的影响

浅谈风力发电对电网的影响 随着我国经济的发展，大规模企业越来越多，对能源的需求也在不断的增长。但是由于企业的增加对矿产资源的开采带来了很大的压力，矿产资源属于不可再生资源，因此，大规模的开采资源总有一天会被开采殆尽。为此，必须不断的加快新能源的开发与利用，以替代自然资源，文章通过介绍风力发电对电网的影响，更加清晰阐述了新能源的优势，表明了其在当今社会中的重要性。 标签：风力发电；发电机；电网；可持续发展 近年来，随着我国对矿产资源的不断开发利用，出现了资源匮乏的危机。相信许多仁人志士也已经意识到了这一点，寻找新能源，替代自然资源。已经成为了当代发展的目标。既能不污染环境，又能够实现可持续发展是当代的主题。风能完全符合这一主题，而且在我国风能资源十分丰富，蕴藏了巨大的能量。因此有效推动风力发电的进一步利用和发展尤为重要。以下就风力发电对电网的影响展开阐述。 1 风力发电机的类型 实现风电并网的前提是首先考虑风力发电机的类型，不同的类型发电机有不同的工作原理。因此其对电网产生的影响也不尽相同。目前我国的风力发电机有以下三种类型。现分述如下： 1.1 异步风力发电机 異步发电机是目前国内运用最多的发电机，其具有结构简单、运行可靠、价格实惠等优势。但是这种风力发电机的发电能力较新型的机组发电能力低。原因是其机组为定速恒频机组，运行转速基本稳定。不仅如此，在其运行的过程中还得从电力系统中吸收无功功率，才能正常运行。目前，为了满足该种发电机的使用，多数情况下是在其机端并联补偿电容器，以满足其工作的需求。 1.2 双馈异步风力发电机 此种发电机来自国外，价格昂贵。仅有少数在我国使用。但是该种发电机可在一定的范围内变速运行。通过调节器功率因数，不用再额外的吸收无功功率。例如其功率因数可以从领先的0.95～滞后的0.95。 1.3 直驱式交流永磁同步发电机 目前，我国有许多的大型风力发电机组，但是在实际的运用中，有一个共性，就是齿轮箱容易出故障，因为此减少了其自身的寿命。所以为了解决这一问题，人们研究了无齿轮箱发电机。便是直驱式交流永磁同步发电机。

风电并网对电力系统的影响

风电并网对电力系统的影响 发表时间：2017-12-11T17:26:36.300Z 来源：《电力设备》2017年第23期作者：崔强谷岩刘志明[导读] 摘要：由于风速具有波动性和间歇性，风力发电具有较强的不确定性。为了确保电力系统的安全、稳定运行，研究风电并网对电力系统的影响是非常必要的。 （新疆新能源（集团）有限公司 830011） 摘要：由于风速具有波动性和间歇性，风力发电具有较强的不确定性。为了确保电力系统的安全、稳定运行，研究风电并网对电力系统的影响是非常必要的。本文分析了风电并网对电力系统的影响，之后提出了解决问题的措施，以供参考。关键词：风电并网；电力系统；影响；措施 随着现代工业的飞速发展和化石能源的日趋枯竭，能源和环境问题日益严峻，风电作为一种可再生的绿色能源，已成为世界上发展最快的可再生能源。我国风力发电建设进入了一个快速发展的时期，大规模的风力发电必须要实现并网运行。风电场接入电力系统的分析是风电场规划设计和运行中不可缺少的内容，是风力发电技术的三大课题之一。随着风电场容量在系统中所占比例的增加，风电场对系统的影响越来越显著。因此，必须深入研究这些影响，确保电力系统的安全、稳定运行。 1 风电并网对电力系统的影响 1.1 风电并网对系统稳定性的影响 一方面，风电并网引起的稳定问题主要是电压稳定问题。风力发电随风速大小等因素而变化，同时由于风能资源分布的限制，风电厂大多建设在电网的末端，网架结构比较薄弱，所以在风电并网运行时必然会影响电网的电压质量和电网的电压稳定性。同时大型风电厂的风力发电机几乎都是异步发电机，在其并网运行时需从电力系统吸收大量无功功率，增加电网的无功负担，有可能导致小型电网的电压失稳。 另一方面，风电并网改变了配电网的功率流向和潮流分布，这是既有的电网在规划和设计时未曾考虑的。因此，随着风电注入功率的增加，风电场附近局部电网的电压和联络线功率将超出安全运行范围，影响系统的稳定性。随着各地风力发电的蓬勃发展，风电场的规模不断扩大，风电装机容量在系统中所占的比例不断增加，风电输出的不稳定性对电网的功率冲击效应也不断增大，对系统稳定性的影响就更加明显。情况严重时，将会使系统失去动态稳定性，导致整个系统瓦解。 1.2 风电并网对系统运行成本的影响 风力发电的运行成本与火电机组相比很低，甚至可以忽略不计。但是风力发电的波动性和间歇性使风电场的功率输出具有很强的随机性，目前的预报水平难以满足电力系统实际的运行需要。为了保证风电并网后系统运行的可靠性，需要在原有运行方式基础上，额外安排一定容量的旋转备用，以维持电力系统的功率平衡与稳定。可见风电并网对整个电力系统具有双重影响：一方面分担了传统机组的部分负荷，降低了电力系统的燃料成本，另一方面又增加了电力系统的可靠性成本。 1.3 风电并网对电网频率的影响 当风速大于切入风速时，风电机组启动挂网运行；当风速低于切入风速时，风电机组停机并与电网解列。当风速大于切出风速时，为保证安全，风电机组必须停机。因此，受风速变化的影响，风电机组的出力也随时变化，一天内可能有多次启动并网和停机解列。风电场不稳定的功率输出会给电网的运行带来许多问题。如果风电容量在电网总装机容量中所占比例很小，风电功率的注入对电网频率影响甚微。但是，当风电场与其他发电方式的电源组成一个小型的孤立电网时，可能会对孤立系统的频率造成较大影响。随着电网中风力发电装机容量所占的比例逐步提高，大量风电功率的波动增大了系统调频的难度，而系统频率的变化又会对风电机组的运行状态产生影响。 1.4 风电并网对电能质量的影响 风能资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压波动和闪变、电压偏差以及谐波等。 电压波动及闪变，源于波动的功率输出。由风速动力特性诱发的有功功率波动取决于当地的风况和湍流强度，频率不定；风电机组输出功率的波动主要由风速快变、塔影效应、风剪切、偏航误差等因素引起，其波动频率与风力机的转速有关。固定转速风电机组引起的闪变问题相对较为严重，某些情况下已经成为制约风电场装机容量的关键因素。风电给系统带来谐波的途径主要有两种：一种是风力发电机本身配备的电力电子装置可能带来谐波问题；另外一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振。电压偏差问题属于电网的稳态问题。大幅度波动的风速引起风电机组出力波动较大，所以风电功率的波动导致电网内某些节点电压偏差超出国家标准规定的限值。 发电机本身产生的谐波是可以忽略的，谐波电流的真正来源是风电机组中的电力电子元件，谐波干扰的程度取决于变流装置以及滤波系统的结构状况，而且与风速大小相关。对于固定转速风电机组，在持续运行过程中没有电力电子元件的参与，几乎不会产生谐波电流。实际需要考虑谐波十扰的是变速恒频风电机组，就是因为运行过程中变速恒频风电机组的变流器始终处于工作状态。 2 改善风电并网影响的措施 2.1 利用静止无功补偿器和超导储能装置改善系统稳定性 静止无功补偿器可以快速平滑地调节无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能。将静止无功补偿器安装在风电场的出口，根据风电场接入点的电压偏差量来控制静止无功补偿器补偿的无功功率，能够稳定风电场节点电压，降低风电功率波动对电网电压的影响。 具有有功和无功功率综合调节能力的超导储能装置，代表了柔性交流输电系统的新技术方向，将超导储能装置用于风力发电可实现对电压和频率的同时控制。超导储能装置能灵活地调节有功和无功功率，为系统提供功率补偿，跟踪电气量的波动。在风电场出口安装超导储能装置装置可充分利用其综合调节能力，降低风电场输出功率的波动，稳定风电场电压。超导储能装置是一种有源的补偿装置，与静止无功补偿器相比，其无功功率补偿量对接入点电压的依赖程度小，在低电压时补偿效果更好。 2.2 利用源滤波器、动态电压恢复器改善电能质量 源滤波器、动态电压恢复器装置的主要功能是抑制电压波动和闪变。

风力发电对电力系统运行的影响

风力发电对电力系统运行的影响 摘要:风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构，经济环保等方而的优势，也是未来能源电力发展的一个趋势，但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力，还存在一些问题有待解决，本文从风力发电对电力系统的影响入手，总结了风电网并入电网主要面临的一些技术问题，如风力发电场的规模问题，对电能质量的影响，对稳定性的影响，对保护装置的影响等;然后针对这此技术问题，综合比较了各国研究和工程技术人员在理论和实际运行方面的相关解决方案，指出各方案的优缺点，期待更加成熟的风力发电技术的形成，以建设我国具有自主产权的风电产业。 关键词:风力发电，电能质量，稳定性，解决方案 0引言能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。目前，全球能源消耗速度逐年递增，大量能源的消耗，已带来十分严重的环境问题，如气候变暖、生态破坏、大气污染等，并且传统的化石能源储量有限，过度的开采利用将加速其耗竭的速度。在中国由于长期发电结构不合理，火电所占比例过大，由此带来了日益严重的燃料资源缺乏和环境污染问题。对于可再生能源的开发和利用变得颇为急切。 在各种可再生能源利用中，风能具有很强的竟争力。风能发电在技术上日趋成熟，商业化应用不断提高，是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。经济性方面，风力发电成本不断降低，同时常规能源发电由于环保要求增高使得成本进一步增加;而且随着技术的进步，风力发电的成本将有进一步降低的巨大潜力。 我国的海洋和陆地风能资源很丰富，江苏位于东南沿海，海上风能资源有很大的开发潜力。江苏省如东县建设了我国第一个风电场特许权示范项目。该项目是国内迄今为止最大的风电场项目，其一期建设规模为100MW，单机容量1MW，100台风机，全部采用双馈感应发电机。江苏省盐城也正在准备建风电场，但目前江苏乃至全国的风力发电技术都还不成熟。 大规模的风力发电必须要实现并网运行。风电场接入电力系统的分析是风电场规划设计和运行中不可缺少的内容，是风力发电技术的三大课题之一(其余两项为风能储量调查与风力发电机组技术)。尽管欧美的风电大国对风力发电的建设和运行已经有一些实际经验和技术规定，但由于和我国电网结构的实际情祝差别很大，并不能完全适合我国的情况。本文主要介绍风力风电并网对电力系统的影响。 1风力发电对电力系统的影响 风力发电在电力中的比例逐年增加，而在风力资源丰富地区，电网往往较弱，风力发电对电网间的影响也是应该考虑的问题。风电场并入电网主要会面临以下一些技术问题：风力发电场的规模问题，对电能质量的影响，对稳定性的影响，对保护装置的影响等。 1.1风力发电场的规模问题 目前，我国正在进行全国电网互联，电网规模日益增大。对于接入到大电网的风电场，其容量在电网总装机容量中占的比例很小，风电功率的注入对电网频率影响甚微，不是制约风电场规模的主要问题。然而，风能资源丰富的地区人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱，风电功率的注入改变了电网的潮流分布，对局部电网的节点电压产生较大的影响，成为制约风电场规模的重要问题。 风力发电的原动力是自然风，因此风电场的选址主要受风资源分布的限制，在规划建设风电场时，首先要考虑风能储量和地理条件。然而风力资源较好的地区往往人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱，风电功率的注入改变了局部电网的潮流分布，对局部电网的电压质量和稳定性有很大影响，限制了风电场接入系统的方式和规模。 另外风力发电的原动力是不可控的，它是否处于发电状态以及出力的大小都决定于风速的状况，风速的不稳定性和间歇性决定了风电机组的出力也具有波动性和间歇性的特点。在现有的技术水平下风力发电还无法准确预报，因此风电基木上是不可调度的。从电网的角度看，并网运行的风电场相当于一个具有随机性的扰动源，对电网的可靠运行造成一定的影响。由此可见，确定一个给定电网最大能够承受的风电注入功率成为风电场规划设计阶段迫切需要解决的问题。 1.2对电能质量的影响 风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波以及周期性电压脉动等。电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。电压波动的危害表现在照明灯光闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均匀和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工况等。影响风力发电产生波动和闪变的因素有很多：随着风速的增大，风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大。并网风电机组在启动、停止和发电机切换过程中也产生电压波动和闪变。风电机组公共连接点短路比越大，风电机组引起的电压波动和闪变越小。另外，风电机组中的电力电子控制装置如果设计不当，将会向电网注入谐波电流，引起电压波形发生不可接受的畸变，并可能引发由谐振带来的潜在问题。 异步电机作为发电机运行时，没有独立的励磁装置，并网前发电机本身没有电压，因此并网时必然伴随一个过渡过程，流过5~6倍额定电流的冲击电流，一般经过几百毫秒后转入稳态。风力发电机组与大电网并联时，合闸瞬间的冲击电流对发电机及电网系统安全运行不会有太大影响。但对小容量的电网而言，风电场并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌，从而影响接在同一电网上的其他电器设备的正常运行，甚至会影响到整个电网的稳定与安全。 1.3对稳定性的影响 风力发电通常接入到电网的末端，改变了配电网功率单向流动的特点，使潮流流向和分布发生改变，这在原有电网的规划和设计时是没有预先考虑的。因此，随着风电注入功率的增加，风电场附近局部电网的电压和联络线功率将会超出安全范

风电并网对电力系统的影响及改善措施(正式)

编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 风电并网对电力系统的影响及改善措施(正式) Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号：KG-AO-1411-62 风电并网对电力系统的影响及改善 措施(正式) 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行具体、周密的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 [摘要]：由于风电场是一种依赖于自然能源的分散电源，同时目前大多采用恒速恒频异步风力发电系统，其并网运行降低了电网的稳定性和电能质量。着眼于并网风电场与电网之间的相互影响，特别是对系统稳定性以及电能质量的影响，对大型风电场并网运行中的一些基础性的技术问题进行了研究。 [关键词]:风电场；并网；现状分析。 一、引言 风力发电作为一种重要的可再生能源形式，越来越受到人们的广泛关注,并网型风力发电以其独特的能源、环保优势和规模化效益，得到长足发展,随着风电设备制造技术的日益成熟和风电价格的逐步降低，近些年来，无论是发达国家还是发展中国家都在大力

发展风力发电。 风力发电之所以在全世界范围获得快速发展，除了能源和环保方面的优势外，还因为风电场本身所具有的独特优点：(1)风能资源丰富，属于清洁的可再生能源；(2)施工周期短，实际占地少，对土地要求低； (3)投资少，投资灵活，投资回收快；(4)风电场运行简单，风力发电具有经济性；(5)风力发电技术相对成熟。 自20世纪80年代以来，大、中型风电场并网容量发展最为迅猛，对常规电力系统运行造成的影响逐步明显和加大,随着风电场规模的不断扩大，风电特性对电网的负面影响愈加显著，成为制约风电场建设规模的严重障碍。因此深入研究风电场与电网的相互作用成为进一步开发风电所迫切要求解决的问题。其局限性主要表现在：(1)风能的能量密度小且不稳定，不能大量储存；(2)风轮机的效率较低；(3)对生态环境有影响，产生机械和电磁噪声；(4)接入电网时，对电网有负面影响。

风力发电对电网的影响

风力发电对电网的影响 发表时间：2016-12-01T13:16:42.797Z 来源：《电力设备》2016年第18期作者：周春杰[导读] 火电所占的比例过大，由此带来了日益严重的燃料资源的短缺和环境污染问题。 （国网天津城东供电公司）摘要：能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。目前全球能源消耗的速度逐年增加，大量的能源消耗，以带来很多的环境问题，如环境变暖、生态破坏、大气污染等，并且传统的化石能源储量有限，过度的开采利用将加速其消耗力度，在我国由于长期发电结构不合理，火电所占的比例过大，由此带来了日益严重的燃料资源的短缺和环境污染问题。关键词：能源、风能、电网、影响 一、引言： 能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。目前全球能源消耗的速度逐年增加，大量的能源消耗，以带来很多的环境问题，如环境变暖、生态破坏、大气污染等，并且传统的化石能源储量有限，过度的开采利用将加速其消耗力度，在我国由于长期发电结构不合理，火电所占的比例过大，由此带来了日益严重的燃料资源的短缺和环境污染问题。对于可再生资源的开发和应用有着重大的前途。 在各种各样的可再生自然资源中，风能有很大潜力，风能在发电的技术上日益成熟，商业化应用的提高，是最具有大规模开发利用前景的可再生自然资源。经济方面，风力发电成本的不断下降，同时常规能源发电由于环保要求的增高，随着风力发电技术的成熟，风力发电的成本将有进一步降低。 当风电装机容量占总电网容量的比例较大时对输电网的安全和经济运行都会带来击。大风天气时风电出力增加，会造成严重的输电瓶颈。此外，大规模风力发电对系统小干扰稳定、频率稳定及电压稳定都有着不同程度的影响。 二、风力发电机的类型 分析风电并网的影响，首先要考虑风力发电机类型的不同。同风电机组的工作原理、数学模型都不相同，因此分析方法也有所差异。目前国内风电机组的主要机型有3种，每种机型都有其特点。 2.1异步风力发电机 国内已运行风电场大部分机组是异步风电发电机。主要特点是结构简单、运行可靠、价格便宜。这种发电机组为定速恒频机沮，运行中转速基本不变，风力发电机组运行在风能转换最佳状态下的几率比较小，因而发电能力比新型机组低。同时运行中需要从电力系统中吸收无功功率。 2.2双馈异步风力发电机 国内还有一些风电场选用双馈异步风力发电机，大多来源于国外，价格较贵。这种机型称为变速恒频发电系统，其风力机可以变速运行，运行速度能在一个较宽的范围内调节，使风机风能利用系数Cp得到优化,获得高的利用效率；可以实现发电机较平滑的电功率输出；发电机本身不需要另外附加无功补偿设备，可实现功率因数在一定范围内的调节。 2.3直驱式交流永磁同步发电机 大型风力发电机组在实际运行中，齿轮箱是故障较高的部件。采用无齿轮箱结构能大大提高风电机组的可靠性，降低故障率，提高风电机组的寿命。目前国内有风电场使用了直驱式交流永磁同步发电机，运行时全部功率经A-D-A变换，接入电力系统并网运行。与其他机型比较，需考虑谐波治理问题。 三、风力发电并网方式 直接影响到风力发电机能否向电网输送电能以及机组是否受到并网时冲击电流影响。并网控制装置有软并网、降压运行和整流逆变三种方式。 3.1软并网： 现代的风电机组主要以软并网的方式。即采用电力电子装置在发电机转轴同电力网频之间建立一种柔性连接。在风电机组启动时，控制系统对风速不间断地检测。由于异步电动机在启动时，其转速小，切入电网时其转差率较大。会产生相当于发电机额定电流的5—7倍的冲击电流电流。此电流不仅会对电网造成很大的冲击，而影响机组的使用寿命.建议风电机组启动时，其转速接近或达到同步转速时切入电网。 3.2降压运行装置： 软并网装置只是在风力发电机启动时运行，而降压装置是始终运行的，控制方法也比较复杂，该装置在风速低于风力发电机启动风速时将风力发电机与电网切断，避免了风力发电机的电动状态。 3.3整流逆变装置： 整流逆变是一种较好的并网方式，它可以对无功功率进行控制，有利于电力系统的安全稳定的运行，缺点是造价高。随着风电场规模的不断扩大和大功率电力电子设备价格的降低，将来这种并网装置可能会得到广泛的应用。 四、风力发电对电力系统的影响 4.1电能的质量的影响 风资源的不确定性风电机组本身的运行特性是风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的能质量，如电压的偏差、电压的波动和闪变、谐波以及周期电压脉动等。电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。电压波动的危害表现在照明灯光的闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工作状况等。影响风力发电产生波动和闪变的因素有很多：随着风速的增大，风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大。并网风电机组在启动、停止和发电机切换过程中也产生电压波动和闪变。风力发电机组与大电网并联时，合闸瞬间的冲击电流对发电机及电网系统安全运行不会有太大的影响。但对小容量的电网而言，风电场并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌，从而影响接在同一个电网上的其它电气设备的正运行，甚至会影响到整个电网的稳定与安全。

风电接入对电力系统的影响

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/453457786.html, 风电接入对电力系统的影响 作者：张晓军 来源：《科学导报·科学工程与电力》2019年第21期 【摘 ;要】由于风电具有随机性、间歇性的特点，大规模接入会对电网产生不可忽略的影响。本文从风电并网对系统的影响入手，分别剖析了风电并网对系统调峰调频、对无功平衡和电压水平、对电网稳定性、对电能质量四个方面的影响，并提出了相应的可行性解决措施。 【关键词】风电;并网;影响;措施;功率;预测 1风电特点及机组水平 1.1 风电运行特点 1.1.1 风是清洁能源，取之不尽，用之不竭，风电无污染。 1.1.2 风力发电波动性强、间歇性明显。风电出力的波动没有规律性，预测困难，出力在 0-100%范围内变化。 1.1.3 现阶段风电年利用小时数较低。国家要求风电场年利用小时数达到2800h以上才能 并入电网，但目前有很大数量的风电场无法达到标准。 1.2 风电机组分类 1.2.1 异步发电機组。也叫恒速风电机组，它采用普通的感应发电机，转速稳定，运行时 需要从电网中吸收大量的无功功率。 1.2.2 双馈异步发电机组。也叫双馈变速风电机组，采用双馈电机，具有调节无功功率出 力的能力，且可以通过自身的控制程序实现低电压穿越能力。 1.2.3 直驱式交流永磁同步发电机组。采用无齿轮箱结构，大大降低了故障率，特高发电 机组寿命，但需考虑谐波问题。 2风电并网影响及解决措施 2.1 影响系统调峰调频由于风电具有随机性、波动性、间歇性、反调节性的特点，所以会对系统调峰产生较大影响。风电相当于一种“负-负荷”，而且一般情况下夜间风力大，风力发 电量大，而用户负荷用电量少，因此，大规模风电的接入会使等效负荷峰谷差变大。从另一个方面说，风电的反调节特性又会使这一情况更为严重，因此风电并网需要加大调峰容量。

风电对电力系统的影响

风力发电对电力系统运行的影响 杨彬彬，李扬，范见修，郑亚先 （东南大学电气工程系，江苏南京210096） 摘要:风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构，经济环保等方面的优势，也是未来能源电力发展的一个趋势，但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力，还存在一些问题有待解决，本文从风力发电对电力系统的影响入手，总结了风电网并入电网主要面临的一些技术问题，如风力发电场的规模问题，对电能质量的影响，对稳定性的影响，对保护装置的影响等；然后针对这些技术问题，综合比较了各国研究和工程技术人员在理论和实际运行方面的相关解决方案，指出各方案的优缺点，期待更加成熟的风力发电技术的形成，以建设我国具有自主产权的风电产业。 关键词：风力发电，电能质量，稳定性，解决方案 0引言 能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。目前全球能源消耗速度逐年递增，大量能源的消耗，已带来十分严重的环境问题，如气候变暖、生态破坏、大气污染等，并且传统的化石能源储量有限，过度的开采利用将加速其耗竭的速度．在中国由于长期发电结构不合理，火电所占比例过大，由此带来了日益严重的燃料资源缺乏和环境污染问题。对于可再生能源的开发和利用变得颇为急切。 在各种可再生能源利用中，风能具有很强的竞争力。风能发电在技术上日趋成熟，商业化应用不断提高，是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。经济性方面，风力发电成本不断降低，同时常规能源发电由于环保要求增高使得成本进一步增加；而且随着技术的进步，风力发电的成本将有进一步降低的巨大潜力。 我国的海洋和陆地风能资源很丰富，江苏位于东南沿海，海上风能资源有很大的开发潜力[1,2]。江苏省如东县建设了我国第一个风电场特许权示范项目。该项目是国内迄今为止最大的风电场项目，其一期建设规模为100MW，单机容量1MW，100台风机，全部采用双馈感应发电机。江苏省盐城也正在准备建风电场，但目前江苏乃至全国的风力发电技术都还不成熟。 大规模的风力发电必须要实现并网运行[3~6]。风电场接入电力系统的分析是风电场规划设计和运行中不可缺少的内容，是风力发电技术的三大课题之一（其余两项为风能储量调查与风力发电机组技术）。尽管欧美的风电大国对风力发电的建设和运行已经有一些实际经验和技术规定[7,8]，但由于和我国电网结构的实际情况差别很大，并不能完全适合我国的情况。本文主要介绍风力风电并网对电力系统的影响。 1风力发电对电力系统的影响 风力发电在电力中的比例逐年增加，而在风力资源丰富地区，电网往往较弱，风力发电对电网间的影响也是应该考虑的问题。风电场并入电网主要会面临以下一些技术问题[3~6]：风力发电场的规模问题，对电能质量的影响，对稳定性的影响，对保护装置的影响等。 1.1风力发电场的规模问题 目前，我国正在进行全国电网互联，电网规模日益增大。对于接入到大电网的风电场，其容量在电网总装机容量中占的比例很小，风电功率的注入对电网频率影响甚微，不是制约风电场规模的主要问题。然而，风能资源丰富的地区人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱，风电功率的注入改变了电网的潮流分布，对局部电网的节点电压产生较大的影响，成为制约风电场规模的重要问题。 风力发电的原动力是自然风，因此风电场的选址主要受风资源分布的限制，在规划建设风电场时首先要考虑风能储量和地理条件。然而风力资源较好的地区往往人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱，风电功率的注入改变了局部电网的潮流分布，对局部电网的电压质量和稳定性有很大影响，限制了风电场接入系统的方式和规模[9]。 另外风力发电的原动力是不可控的，它是否处于发电状态以及出力的大小都决定于风速的状况，风速的不稳定性和间歇性决定了风电机组的出力也具有波动性和间歇性的特点[10]。在现有的技术水平下风力发电还无法准确预报，因此风电基本上是不可调度的。从电网的角度看，并网运行的风电场相当于一个具有随机性的扰动源，对电网的可靠运行造成一定的影响。由此可见，确定一个给定电网最大能够承受的风电注入功率成为风电场规划设计阶段迫切需要解决的问题。 1.2对电能质量的影响 风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量[11],，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波以及周期性电压脉动等。电压波动和闪变[12]是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。电压波动的危害表现在照明灯光闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均匀和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工况等。影响风力发电产生波动和闪变的因素有很多：随着风速的增大，风电机

风电并网对电力系统的影响及改善措施(新编版)

( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 风电并网对电力系统的影响及 改善措施(新编版) Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes

风电并网对电力系统的影响及改善措施 (新编版) [摘要]：由于风电场是一种依赖于自然能源的分散电源，同时目前大多采用恒速恒频异步风力发电系统，其并网运行降低了电网的稳定性和电能质量。着眼于并网风电场与电网之间的相互影响，特别是对系统稳定性以及电能质量的影响，对大型风电场并网运行中的一些基础性的技术问题进行了研究。 [关键词]:风电场；并网；现状分析。 一、引言 风力发电作为一种重要的可再生能源形式，越来越受到人们的广泛关注,并网型风力发电以其独特的能源、环保优势和规模化效益，得到长足发展,随着风电设备制造技术的日益成熟和风电价格的逐步降低，近些年来，无论是发达国家还是发展中国家都在大力发

展风力发电。 风力发电之所以在全世界范围获得快速发展，除了能源和环保方面的优势外，还因为风电场本身所具有的独特优点：(1)风能资源丰富，属于清洁的可再生能源；(2)施工周期短，实际占地少，对土地要求低；(3)投资少，投资灵活，投资回收快；(4)风电场运行简单，风力发电具有经济性；(5)风力发电技术相对成熟。 自20世纪80年代以来，大、中型风电场并网容量发展最为迅猛，对常规电力系统运行造成的影响逐步明显和加大,随着风电场规模的不断扩大，风电特性对电网的负面影响愈加显著，成为制约风电场建设规模的严重障碍。因此深入研究风电场与电网的相互作用成为进一步开发风电所迫切要求解决的问题。其局限性主要表现在：(1)风能的能量密度小且不稳定，不能大量储存；(2)风轮机的效率较低；(3)对生态环境有影响，产生机械和电磁噪声；(4)接入电网时，对电网有负面影响。 二、我国风力发电装机容量现状 根据中国风能协会发布《2012年中国风电装机容量统计》报告