风力发电对电网影响的研究学位论文

风力发电对电网影响的研究

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，提出了一些解决方案及措施。并介绍了一些新的措施，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

目录

摘要 (1)

第一章风力发电的历史与发展 (4)

1.1 风力发电的意义 (4)

1.2 世界风力发电的发展状况 (4)

1.3 中国风力发电的发展状况 (5)

第二章风力发电系统 (6)

2.1 风力发电的原理 (6)

2.2 恒速恒频发电系统 (6)

2.3 变速恒频发电系统 (6)

2.3.1 不连续变速系统 (7)

2.3.2 连续变速系统 (7)

2.3.3 变速恒频发电系统的特点 (8)

2.3.4 变速恒频发电系统的结构 (8)

第三章功率控制系统 (9)

3.1 异步发电机 (9)

3.2 整流装置 (9)

3.2 1 整流电路的选择策略 (9)

3.2.2 稳压电路的选择策略 (10)

3.2.3 逆变电路的选择策略 (11)

3.3 控制系统 (11)

第四章风力发电对电力系统的影响 (12)

4.1 对电能质量的影响 (12)

4.1.1影响 (12)

4.1.2 解决措施 (12)

4.2 对电网稳定性的影响 (13)

4.2.1 影响 (13)

4.2.2解决措施 (13)

4.3对保护装置的影响 (14)

4.3.1影响 (14)

4.3.2 解决措施 (14)

4.4电压稳定性 (14)

第五章风电场对策 (15)

5.1无功控制有功调度 (15)

5.2 低压穿越 (15)

5.3风电功率预测技术 (15)

结语 (17)

参考文献 (18)

附录 (19)

第一章风力发电的历史与发展

1.1 风力发电的意义

能源是国民经济发展和人类生活必须的重要物质基础。我国能源面临最突出的问题是国内化石类能源供应严重不足。一项关于我国未来能源供需报告曾预测，2020年国内可供应常规能源的量不到2亿吨标准煤，能源缺口将为4亿~5亿吨，需要从国外进口。如果要减轻我国对石油和天然气进口的依赖，必须调整能源结构，大规模开发可再生资源。可再生能源将作为主要的替代能源，而风力发电则是可再生能源发展的的重点，市场广阔、前景光明、将为国民经济发展提供更充足的物质保证。

风力发电是当前既能获得能源，又能减少有害气体排放的最佳途径之一。目前我国的电能结构中75%是煤电，排放污染严重，增加风电等清洁能源比重刻不容缓。在减少室温气体二氧化碳和导致酸雨的二氧化硫等有害气体排放、保护环境、缓解全球气候变暖方面，风电是有效措施之一。风力发电产生的效益除了经济和环境效益以外，还有就业效益和脱贫致富等社会综合效益。

综上所述，发展风力发电意义重大，及减少对石油、煤炭等化石类能源的依赖，减少环境污染；又能创造就业，促进地区经济增长。风力发电是现代社会成熟的、效率最为显著的能源转换技术之一，具有无可比拟的优势。

1.2 世界风力发电的发展状况

随着国际社会能源紧缺压力的不断增大，风力发电得到了高度的重视。近20多年来，风电技术日趋成熟，应用规模越来越大。风力发电在欧洲发展最快，德国的风电发展处于领先地位，在近期德国制定的风电发展长远规划中指出，到2025年风电要实现占电力总容量的25%，到2050年实现占总用量的50%的目标。另外，丹麦的风能发电已经可以满足18%的用电需求，法国也在制定风能发电的长远发展规划。同时，亚洲的风力发电也在保持较快的发展势头。其中，印度政府积极推动风能发展，积极鼓励大型企业进行投资发展风电，并保持实施优惠政策激励风能制造基地，目前印度已经成为世界第五大风电生产国。（附录1、附录2、附录3）

1.3 中国风力发电的发展状况

我国地域幅员辽阔，是世界上风力资源较为丰富的国家之一，全国可开发利用的风能约2.5亿千瓦。有沿海（山东、浙江、福建、广东）和东北至西北（包括内蒙古、新疆、甘肃）两大风带，风的质量很好，为开发风力发电提供了基础环境和条件，因此我国也在大力提倡风力发电。我国从70年代开始进行并网风力发电的尝试。早期，山东，新疆等地引入国外风力发电机组开始我国风电场的运行试验与示范。1997年在国家有关优惠政策和国家计委“成风计划”的推动下，年总装机容量越至10.88万千瓦。总的来说我国风能

并网发电已经走过了30年历程，但是跟国外相比，我国装机容量仍然偏低，并且从设备制造水平来说还未走出“试验”阶段，但是同时也看出我国风电潜力巨大。（附录4）随着风电技术的日趋完善，已经形成一种富有活力的新兴产业，并向产业化、设备化、大型化、设备实用化、取能高度化、成本低廉化和开发多元化等方向发展。（附录5）

第二章风力发电系统

2.1 风力发电的原理

因为风力发电没有燃料问题，也不会产生辐射或空气污染，风力发电正在世界上形成一股热潮。风力发电的原理比较简单，类似于水利发电，风力发电就是利用风力带动风车叶片旋转，在透过增速机将旋转的速度提升，来促使发电机发电。依据目前的风车技术，大约是每秒三公尺的微风速度，便可以开始发电。风机发出的电因为质量不高难以直接应用，所以要实现利用就必须要将发出的电能进行变换，满足并网要求，这样就需要我们设计一个可靠的整流逆变系统和控制系统来对其进行变换和控制，使其满足条件。

2.2 恒速恒频发电系统

恒速恒频发电系统一般说来比较简单。所采用的发动机主要有两种，即同步发电机和鼠笼型感应发电机。前者运行于由电机级数和频率所决定的同步转速，后者则以稍高于同步速的转速运行。

风力发电中所用的同步发电机绝大部分是三相同步电机。其输出连接到邻近的三相电网或输配电线。其输出连接到邻近的三相电网或输配电线。因为三相电机比起相同额定功率的单相电机来，一般体积小、效率较高、而且便宜，所以只有在功率很小和仅有单相电网的少数情况下才会考虑用单相发电机。

同步发电机的主要优点是可以像电网或负载提供无功功率，一台额定容量125KV A、功率因数为0.8的同步发电机可以在提供100KW额定功率的同时，向电网提供+75KW和-75KW之间的任何无功功率值。它不仅可以并网运行，也可以单独运行，满足各种不同负载的需要。

同步发电机的缺点是它的结构以及控制系统比较复杂，成本相对于感应发电机也比较高。

感应发电机也称为异步发电机，有鼠笼型和线绕型两种。在恒速恒频系统中，一般采用鼠笼型异步发电机。它的定子铁心和定子绕组的结构与同步发电机相同。转子采用笼形结构，转子铁心由硅钢片叠成，呈圆筒形。槽中嵌入金属导条，在铁心两端用铝或铜端环将导条短接。转子不需要外加励磁，没有滑环和电刷，因而结构简单、坚固，基本无需维护。（附录6、附录7）

2.3 变速恒频发电系统

这是20世纪70年代中期以后逐渐发展起来的一种新型风力发电系统，其主要优点是在于风轮以变速运行，可以在很宽的风俗范围内保持近乎恒定的最佳叶尖速比，从而提高了风力发电机的运行效率，从风中获取的能量可以比恒速风力发电机高得多。此外，这种风力发电机在结构上和使用中还有很多的优越性。利用电力电子学是实现变速运行的最佳

最好的办法之一，虽然与恒速恒频系统相比可能使风电转换装置的电气部分变得较为复杂和昂贵，但电气部分的成本在中、大型风力发电机组所占比例不大，因而发展中、大型变速恒频风电机组受到许多国家的重视。

2.3.1 不连续变速系统

一般来说，利用不连续变速发电机可以获得连续变速运行的某些好处，但不是全部好处。主要效果是比以前单一转速的风电机组有较高的年发电量，因为它能在一定的风速范围内运行于最佳叶尖速比附近。但它对风速的快速变化实际上只是一台单速风力机，因此不能期望它像连续变速系统那样有效的获取变化的风能。更重要的是，他不能利用转子的惯性来吸收峰值转矩，所以这种方法不能改善风力机的疲劳寿命。

2.3.2 连续变速系统

连续变速系统可以通过多种方法来得到，包括机械方法、电/机械方法、电气方法及电子学方法等。机械方法如采用变速比液压传动或可变传动比机械传动，电/机械方法如采用定子可旋转的感应发电机，电气式变速系统如采用高滑差感应发电机或双定子感应发电机等。这些方法虽然可以得到连续的变速运行，但都存在这样或那样的缺点和问题，在实际应用中难以推广。目前看来最有前景的当属电力电子学方法，这种变速发电系统主要有两部分组成，及发电机和电力电子变换装置。发电机可以是市场上已有的，通常电机如同步电机、鼠笼型感应发电机、绕线型感应发电机等。也有近来刚研制的新型发电机如磁场调制发电机、无刷双馈发电机等；电力电子变换装置有交流/直流/交流变换器和交流/交流变换器等。

2.3.3 变速恒频发电系统的特点

变速恒频风力发电系统的特点是风力机和发电机的转速可在很大范围内变化，而不影响输出电能的频率。可以通过适当的控制，使风力机的尖速比处于或接近最佳值，从而可以最大限度的利用风能。另外，对于恒速风机来讲，当风速跃升时，巨大的风能将通过风轮机传递给主轴、齿轮和发电机等部件，在这些部件上产生很大的机械应力，如果这种过程重复出现会引起这些部件的疲劳损坏，因此设计时应该加大安全系数，从而导致制造成本增加。而风力发电机采取变速运行时，当风速跃升产生的巨大风能，部分被加速旋转的风轮吸收以功能的形式储存于高速运转的风轮中，从而避免主轴及传动机构承受过大的扭矩和应力。当风速下降时，在电力电子装置调控下，将高速风轮所释放的能量转变为电能送入电网，风轮的加速、减速对风能的阶跃性变化起到缓冲作用，使风力机内部能量传输部件的应力变化比较平稳，防止破坏机械应力产生，从而使风力发电机组运行更加平稳和安全。

2.3.4 变速恒频发电系统的结构

变色恒频风力系统以变速恒频为核心，系统结构包括：风能机、齿轮箱、异步发电机、整流装置、储能装置、控制系统六部分。

第三章 功率控制系统

3.1 异步发电机

异步发电机三相电枢绕组的输出电压将是由频率为m r f f +和m r f f -的两个分量组成的调幅波。通过并联桥式整流器整流，然后通过可控硅开关电路，将波形的一半反向，最后经滤波器滤波，即得到与发电机转速无关频率为m f 的恒频正旋波输出。它实质上是利用一台三相高频交流发电机，通过磁场调制和解调技术来产生一个所需的低频单相输出。发电机系统输出电压的频率和相位仅取决于励磁电流的频率和相位，而与发电机的转速无关。这个特点非常适合用于并网运行，风力发电机的励磁通过励磁变压器取自电网，这样，风力发电机的输出总是自动与电网同步，不存在失步问题，而且整个系统控制相当简单，运行非常可靠。它的另一个优点是可以使风力机在很大风速范围内按最佳效率运行，提高了风能转化效率，且简化风力机的调速机构，只需采取适当的限速措施即可，并且在限速运行区仍可允许转速有一定范围的波动，从而可降低风力机机械部分的造价，并能提高运行可靠性。另外，电路输出波形中谐波分量很小，可以得到相当好的正弦输出波形。

异步发电机一直是风能系统中常用的能量转换器，因为把异步发电机并入电网的手续极为简单，只要将转子带动到尽可能接近同步转速，并注意转子向定子旋转磁场转向一致，即可并入电网。通常同步发电机并入电网时必须整步，并且并入电网时有时会发生振荡与失步。而且，变速运行的风力发电机能捕捉更多的风能，这可从三个方面来说明：当风速低于用来发出与电网同频率电能所需的速度时，仍能利用此时的风能。第二，通过对电压和频率的动态控制允许发电机工作在最大效率点。第三，电压和频率的动态控制使电机励磁能跟踪风俗变化，因此可以降低机械传动的能量损耗。但该机组的主要缺点是风速小时，电能输出少。为此在风力发电机组的机电变换器线路中利用不同极对数和不同额定功率值的两台异步发电机的方法，可以达到增加输出的目的。该方案是在电网频率不变的情况下，由风轮运行工况变换为电机转速变化工况，从而增加了电能输出，还可以实现机组的平衡起动和电磁制动，以及电网电压故障时，控制线路中的伺服电动机可得到备用电源。

利用两台发电机无疑会增加风力发电机组的年发电量，但同时也会增加主电气设备的成本，增加这就的运行费用。因此，也有采用一台双速变极发电机来替代两台不同额定功率值得异步发电机。

3.2 整流装置

3.2.1 整流电路的选择策略

1）整流电路是电力电子电路中出现最早的一种，它将交流电变为直流电，应用十分广泛，电路形式多种多样，各具特色。可从各种角度对整流电路进行分类，分类方法有：按组成的器件可分为不可控、半控、全控三种；按电路结构可分为桥式电路和零式电路；按交流输入相数可分为单相电路和多相电路；按变压器二次侧电流的方向可分为单向或双

向；又分为单拍电路和双拍电路。

2）各种整流电路优缺点的比较

A）单相半波可控整流电路的特点是：简单，但输出脉动大，变压器二次侧电流中含直流分量，造成变压器铁芯直流磁化。为使变压器铁芯不饱和，需增大铁芯截面积，增大了设备的容量。

B）单相桥式全控整流电路与单相全波二者的区别在于：单相全波可控整流电路中变压器的二次绕组带中心抽头，结构较复杂。绕组及铁芯对铜、铁等材料的消耗比单相全桥多，在当今世界上有色金属资源有限的情况下，这是不利的。

单相全波可控整流电路中只用2个晶闸管，比单相全控桥式可控整流电路少2个，相应的，晶闸管的门及驱动电路也要少2个；但是在单相全波可控整流电路中，晶闸管承受的最大电压是单相全控桥式整流电路的2倍。

单相全波可控整流电路中，导电回路只含1个晶闸管，比单相桥少1个，因而也少了一次管压降。

C）单相桥式半控整流电路的特点：该电路实用中需加设续流二极管

VD，以避免可能

R

发生的失控现象。

D）电容滤波的单相不可控整流电路的特点：适用于交—直—交变换器、不间断电源、开关电源等应用场合中，常用于小功率单相交流输入的场合。

3.2.2. 稳压电路的选择策略

开关稳压电源发展迅速，种类繁多，从工作方式上，可分为可控整流型、斩波型和隔离型三大类。

1）所谓可控整流型开关稳压电源，是指采用可控硅整流元件做调整开关，由交流市电电网供电，可直接供电，也可经过变压器变压后供电。在可工作的半波内，截去正弦曲线的前一部分，这部分所占角度成为截止角，导通的正弦曲线的后一部分称为导通角，靠调导通角的大小，达到调整输出电压和稳定输出电压的目的。

2）所谓斩波型开关稳压电源指直流供电，输入直流电压加到开关电路上，在开关电路的输出端得到单向的脉动直流，经滤波得到与输出电压不同稳定的直流输出电压，从输出电压取样，经比较、放大、控制脉冲信号，控制调整开关的导通时间和截止时间的相对长短达到稳压的目的。

3）所谓隔离型开关电源，是指输出回路与逆变电路之间，经过高频变压器，由磁场的变化实现能量传递，没有电流之间的直流接通。习惯上称为直流变换器。直流变换器不都是隔离型开关稳压器，如正弦波震荡状态，还有不少直流变换器没有稳压功能。严格的说，直流变换器包括隔离开关型稳压器，但为了通俗，还是采用直流变换器一词。直流变换器是指直流电压供电，经开关电路，将直流变为交流，因与整流作用相反，因此通常称为逆变器。经过逆变器将直流供电能量转变成频率很高的交流能量，再经变压器隔离、变

压，再整流，得到新的直流输出电压。从输出取样，经放大、反馈至逆变器，控制它的工作，达到稳定输出电压的目的。

3.2.3. 逆变电路的选择策略

1）直接逆变后用工频变压器升压至交流220V

这种方法电路结构简单，控制也比较容易。但是因为使用工频变压器，从而增大了体积、重量和成本。另外，逆变时由于输入电压低，造成电流大，功率管的选择比较困难。还有逆变后电流比较大，从而后级工频变压器的制作也比较困难。

2）高频链逆变技术逆变出交流220V电压

这种方法因为使用高频变压器，因此体积小、重量轻、成本也低。但是由于是新兴技术，逆变时要精确确定电压过零点和电流过零点，因此控制电路比较复杂、难以控制。另外，目前采用高频链逆变技术的逆变器只能用于低功率范畴。

3）高频升压后接逆变器逆变出交流220V电压

这种方法不但控制简单，而且也避免了使用工频变压器。升压电路可供选择的电路结构形式有多种，如升压斩波器、升降压斩波器、单端反激式、双端开关电源等。实际中可以选择输出隔离的电路结构形式，也可以选择不隔离的电路结构形式。

3.3 控制系统

为使风力机组能够稳定运行，必须对其进行有效的控制。考虑到风力发电机组的特殊性，按重要性的顺序，控制器应依次满足以下要求：

1）风能转换系统是稳定的；

2）运行过程中，在各种不确定的因素如阵风、剪切风、负载变化作用下具有鲁棒性；

3）控制代价小，即对不同输入信号的幅值有一定限制，如调向的时间等；

4）最大限度的将风能转化为电能，即在额定风速以下，可能使发电机在每一种风速时，输出的电功率达到最大，额定风速以上时则保持输出电功率为常量；

5）风力发电机输出的电功率保持恒压恒频，有较高的电能品质质量

第四章风力发电对电力系统的影响

4.1 对电能质量的影响

4.1.1 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ms 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，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。

4.1.2 解决措施

一、改善电网结构

并网风电机组的公共连接点短路比和电网的线路x/r 比是影响风电机组引起的电压波动和闪变的重要因素。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。合适的电网线路x/r 比可使有功功率引起的电压波动被无功功率引起的电压波动补偿掉，从而使整个平均闪变值有所减轻。研究表明，当线路x/r 比很小时，并网风电机组引起的电压波动和闪变很大。当线路x/r 比对应的线路阻抗角为60°～70°时，并网风电机组引起的电压波动和闪变最小。另外，通过人工干预使风电机组不同时启停，可以减小启停机对电网的影响。

二、安装电力电子装置

对于风电场并网过程对电网造成的冲击，通常采用的是双向晶闸管控制的软启动装置。当风力机将发电机带到同步速附近时，发电机输出端断路器闭合，使发电机经一组双向晶闸管与电网连接，通过电流反馈对双向晶闸管导通角进行控制，使双向晶闸管的触发角由180°向0°逐渐打开，并网过程结束后，将双向晶闸管短接。通过采用这种软启动方式，可以将风电场并网时的冲击电流限制在1.2～1.5 倍额定电流以内，得到一个比较平滑的并

网过程。

4.2 对电网稳定性的影响

4.2.1 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围，严重时会导致电压崩溃。由于采用异步发电机，风电系统在向电网注入功率的同时需要从电网吸收大量的无功功率。因此，为了补偿风电场的无功功率，每台风力发电机都配有功率因数校正装置，目前常用的是分组投切的并联电容器。电容器的无功补偿量的大小与接入点电压的平方成正比，当系统电压水平较低时，并联电容器的无功补偿量迅速下降，导致风电场对电网的无功需求上升，进一步恶化电压水平，严重时会造成电压崩溃。由于异步发电机的功率恢复特性，当电网发生短路故障时，若故障切除不及时，也将容易导致暂态电压失稳。另一方面，随着风电场规模的不断扩大，风电场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显著，严重情况下将会使系统失去动态稳定性，导致整个系统的瓦解。

4.2.2 解决措施

一、分组切换电容器

分组快速投切电容器组对系统进行无功补偿的算法，计及了风速和负荷变化对风电场输出有功功率和无功功率影响。但是，这种分组投切的电容器不能实现连续的电压调节，其电容器的投切次数有一定的限制，其动作也有一定延时，因此对于风速的快速变化造成的电压波动难以解决。

二、静止无功补偿器（SVC)

SVC 可快速平滑的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SVC 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SVC 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。对某个具体的系统安装SVC 装置前和安装SVC 装置后进行了仿真计算，结果表明在安装SVC 装置后，风电场节点电压的波动明显降低;当发生故障后，SVC 的动态无功调节能力可以加快故障切除后风电场节点电压的恢复过程，改善系统的稳定性。

三、超导储能装置（SMES)

SMES 能量密度高，其储能密度可达108 J/m3，而且能够快速吞吐有功功率。通过采用基于GTO 的双桥结构换流装置，SMES 可在四象限灵活的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。文献提出了在风电场出口安装SMES 装置，充分利用SMES 有功无功综合调节的能力，可降低风电场输出功率的波动，稳定风电场电压。同

时SMES 是一种有源的补偿装置，与SVC相比其无功补偿量对接入点电压的依赖程度小，在低电压时的补偿效果更好。另外，SMES 代表了柔性交流输电系统（FACTS）的新技术方向，将SMES用于风力发电可以实现对电压和频率的同时控制。

4.3 对保护装置的影响

4.3.1 影响

为了减少风电机组的频繁投切对接触器的损害，在有风期间风电机组都保持与电网相连，当风速在起动风速附近变化时，允许风电机组短时电动机运行，风电场与电网之间联络线的功率流向有时是双向的。因此，风电场继电保护装置的配置和整定应充分考虑到这种运行方式。

异步发电机在发生近距离三相短路故障时不能提供持续的故障电流，在不对称故障时提供的短路电流也非常有限。因此，风电场保护的技术困难是如何根据有限的故障电流来检测故障的发生，使保护装置准确而快速的动作。另一方面，尽管风力发电提供的故障电流非常有限，但也有可能会影响现有配电网络保护装置的正确运行，这在最初的配电网保护配置和整定时是没有考虑到的。

4.3.2 解决措施

在风电场保护装置的配置与整定方面，目前通常的做法是按照终端变电站的方案进行配置和整定。主要依靠配电网的保护来切除网络的故障，然后由孤岛保护、低电压保护等措施来逐台切除风电机组。从而在故障期间断开风电场与系统的连接，而当故障清除后，控制风电场自动重新并网。但是对于今后有大量风电场接入配电网的情况，这种方法会降低系统的可靠性。

4.4 电压稳定性

大型风电场及其周围地区，常常会有电压波动大的情况。主要是因为以下三种情况。风力发电机组启动时仍然会产生较大的冲击电流。单台风力发电机组并网对电网电压的冲击相对较小，但并网过程至少持续一段时间后（约为几十秒）才基本消失，多台风力发电机组同时直接并网会造成电网电压骤降。因此多台风力发电机组的并网需分组进行，且要有一定的间隔时间。当风速超过切出风速或发生故障时，风力发电机会从额定出力状态自动退出并网状态，风力发电机组的脱网会产生电网电压的突降，而机端较多的电容补偿由于抬高了脱网前风电场的运行电压，从而引起了更大的电网电压的下降。

风电场风速条件变化也将引起风电场及其附近的电压波动。比如当风场平均风速加大，输入系统的有功功率增加，风电场母线电压开始有所降低，然后升高。这是因为当风场输入功率较小时，输入有功功率引起的电压升数值小，而吸收无功功率引起的电压降大；当风场输入功率增大时，输入有功引起的电压升数值增加较大，而吸收无功功率引起

的电压降增加较小。如果考虑机端电容补偿，则风电场的电压增加。特别的，当风电场与系统间等值阻抗较大时，由于风速变动引起的电压波动现象更为明显。研究发现，使用电力电子转换装置的风力发电机，能够减少电压波动，比如并网时风电场机端若能提供瞬时无功，则启动电流也大大减小，对地方电网的冲击将大大减轻。值得一提的是，如果采用异步发电机作为风力发电机，除非采取必要的预防措施，如动态无功补偿、加固网络或者采用HVDC 连接，否则当网络中某处发生三相接地故障时，将有可能导致全网的电压崩溃。

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2015年度本科生毕业论文（设计） 家用小型风力发电系统的初步设计 院－系：工学院 专业：电气工程与其自动化 年级：2011级 学生姓名： 学号： 导师与职称： 2015年6月

2015 Annual Graduation Thesis (Project) of the College Undergraduate The preliminary design of small household wind power generation system Department:Electrical Engineering and Automation Major:Institute of Technology Grade:2011 Student’s Name:Xu Yun Dong Student No.:2 Tutor:The lecturer Hua Jing Finished by June, 2015

摘要 风能作为一种清洁的可再生能源正逐渐受到了人们的重视，风力发电也成为了时下的朝阳产业。本论文详细阐明了小型独立风力发电系统的设计方案，对风力发电机组的结构和电能的变换与继电控制电路做了初步的研究。 本论文首先介绍了课题的目的和意义，综述了国内外风力发电的发展概况，简要概括了风力发电相关技术的发展状况，论述了常见小型风力发电系统的基本组成和各部分的作用，同时对本论文的系统方案做了简要的概括，着重分析了整流电路与Buck降压电路的配合，蓄电池充放电继电保护以与电能输出的有效性等。还引入了市电切换电路，作为在发电机故障或蓄电池电量不足的情况下为负载供电。为了使能量的利用达到最大化，本系统还引入了并网电路。所以本论文设计的小型风力发电机组不但适合偏远的地区，也适合市区家庭使用。 本文提出的解决方案为：风力传动装置带动三相永磁交流发电机，然后通过AC—DC—DC—AC变换为交流电，并且考虑到风力的不稳定性，在系统中并入蓄电池组和稳压器，通过继电控制电路的监控以实现系统的自动控制，同时并入市电投切，保证系统在风能充足时可蓄能，在风能不充足时亦可为负载供电。系统的运行状况采用继电控制电路监控和切换。 本论文的重点在于继电控制电路的设计，并对各种不同风力情况下系统的运行状况进行了全面而严谨的分析。 关键词：小型风力发电机组；整流：逆变；继电控制：蓄电池

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

风力发电对电力系统的影响学习资料

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。

风力发电环境影响分析

风力发电环境影响分析 北京计鹏信息咨询有限公司 2013年11月

编者按 “十一五”以来，我国风电发展迅猛，风电对环境的影响一直受到各方关注，也是人们质疑风电开发的主要因素，本报告主要分析风电对生态环境的影响，希望能为风电开发工作提供借鉴和参考。 报告编制历时一个多月，在总结我司多年来风电工程项目的经验的基础上，查阅了大量资料，征询多位风电行业专家和前辈意见后编制而成，同时也得到了公司领导和相关专业同事的支持。 报告编制过程中得到了多名风电行业老前辈、老专家的悉心指导，并且提供大量的素材，他们的经验、思路和眼光提升了报告的高度和质量，在此对他们表示诚挚的感谢！ 报告编制过程中参考了大量网络、杂志等资料，对充实报告起到至关重要作用，在此对相关的媒体资源表示感谢！ 报告编制过程中，公司相关领导、同事积极提供思路、素材、资料等，对报告进行审核，为报告最终完成做了大量工作，在此对他们的付出表示感谢！ 此外，报告的编制比较匆忙，资料、案例比较有限，经验也不足，如有疏漏、错误等，也请广大读者提出宝贵意见或提供更多素材，我们将及时调整和补充。

目录 第1章概述 (1) 第2章风电环境效益 (3) 第3章主要环境污染分析 (5) 1光污染 (6) 2声污染 (9) 3电磁辐射与干扰 (13) 4视觉（景观）污染 (15) 5生态破坏与污染 (17) 6化学污染 (19) 第4章主要影响分析 (21) 1对居民的影响 (22) 2对鸟类的影响 (24) 3对森林植被影响 (28) 4对气候的影响 (30) 第5章总结与建议 (35)

第1章概述

能源是经济和社会发展的重要基础，是人类生产和生活必需的基本物质保障，也是我国现代化建设的战略重点。社会的进步和经济的发展在很大程度上取决于能源的供应和利用。我国幅员辽阔、资源丰富，但人口众多，人均资源占有量较少，随着国民经济的快速发展和人民生活水平的不断提高，对能源的需求也越来越高，未来一段时间我国的能源生产、供应与需要的矛盾仍十分严峻，能源安全问题更加突出。 新能源是未来能源发展的方向，清洁、循环、可持续的能源是人类的追求。风能作为新能源重要的一部分，利用起来相对较简单，生产过程中不产生污染和无废弃物排放，且储量大，永不枯竭。因此，风能将是21世纪最有发展前途的绿色能源和人类社会经济持续发展新动力之一。 风能是一种古老而新生的能源．自20世纪70年代能源危机以来，人们对风能再次产生了极大的兴趣，至2012年底，全世界风电总装机容量已达282.5GW。我国风电装机容量超过75GW。 风力发电的环保效益是有目共睹的，它不会污染空气或水源，不会排放有毒或有害物质，对公众安全没有威胁。但风电场对局部生态环境及自然景观等影响也日益受到人们的关注，主要体现在风机的视觉污染（或自然景观问题）、噪音、鸟类安全及电磁干扰等方面。风电场对环境的影响比单台风电机组对环境更大。因此，在风电场规划、设计阶段，就应该充分考虑风电场可能对环境造成的各种不利影响，并采取必要措施将其降至可接受的程度。

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.

风力发电环评报告

目录 风力发电项目环境影响分析技术报告 1、前言 风能是一种清洁的能源。风力发电项目是一类不消耗矿物能源、污染环境少、建设周期短、建设规模灵活，具有良好的社会效益和经济效益的新兴能源项目。随着人们对环境保护意识的增强，以及国家有关部门对风力发电项目在政策上的扶持，风力发电在我国得到了迅速的发展。 风力发电项目与其他工业生产类项目不同，有其自身的特点，风电项目在生产过程中没有废气、废水和废渣等污染物产生，对环境的影响主要在噪声、光影和生态等方面。下面以铁岭市昌图风力发电场工程项目为例具体说明。 2、项目概况 铁岭市昌图县位于辽宁省北部地区，是我省风能资源最为丰富的地区之一，风速大，风向稳定，而且大部分地区地势平坦、开阔，适合于大规模开发、安装风力发电机组。 昌图风力发电项目总装机容量为49300kw，安装850 kw风力发电机58台，年上网电量10748万kwh。工程总投资为49881万元。其中风力发电场工程静态投资48689万元，单位投资9876元/千瓦。风力发电场址位于铁岭市昌图县昌图镇前哈石马沟村附近，场址中心坐标为东经124°10′，北纬42°48′，场址处为起伏平缓的山地，平均海拔高度为220—390米。风电场场区规划面积28 km2，区域内土地利用现状为：耕地约占%，林地约占46%，果园占地9%，村屯用地约占3%，水域%，道路约占3%，整体属于半山区--丘陵生态系统。该项目场址所在区域内无风景旅游区、国家、省、市级重点文物保护单位，不属于各类保护区。

3、风电项目组成及工艺流程 项目组成 昌图风力发电项目工程建设内容主要包括风力发电场工程和输电线路工程二部分。 3.1.1、风力发电场工程 （1）新建一座升压站，占地面积5547m2，站内建设主控制楼一座（二层）建筑面积507.5m2，建设10kv室内配电装置室一座（一层），建筑面积198.25 m2，建设附属建筑一座（一层）为砖混结构，其建筑面积187.15 m2。 （2）风力发电机组基础及箱式变电站58个，采用钢筋混凝土结构，单个机组占地面积约为266.7m2，总占地面积约15467m2。 （3）新建道路17km，道路征地宽5.5m，占地面积93467m2，改扩建道路18km，将原有3m宽道路拓宽至4.5m，新增占地面积27000m2。 3.1.2、输电线路工程 新建一条11km长的66kv输电线路，由66kv升压站至220kv昌图变电所联网，线路采用变压器组接线，导线采用LGJ-240钢芯铝绞线，共设输电杆塔约44根，其中拐角杆塔9根，单根杆塔占地约36m2。非拐角杆塔35根，单根杆塔占地约16m2。全部杆塔总占地约884m2。输电杆塔采用铁塔，高度为18--27米。 3.1.3、主要设备 该项目的主要设备有风力发电机组和箱式变电站58套、主变压器2台、高压开关柜13台等。具体情况见表1。

小型家用风力发电系统的设计

毕业设计（论文） 题目小型家用风力发电系统 的设计 姓名 学号 所在学院 专业班级 指导教师 日期年月日

原创性明 本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授书 本学位论文作者完全了解学院有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士学位论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1、保密□，在年解密后适用本授权书。 2、不保密□ （请在以上相应方框内打“√”） 作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日

摘要 随着环境问题和化石能源危机日益加剧，各国都在寻找新的可代替能源来解决能源危机和环境污染。风能和太阳能一样也是取之不尽的一种可再生能源，风力发电成为现在人们利用风能的一种主要形式，小型风力发电构成的家用分布式发电系统在未来更具有利用前景。因此对小型家用风力发电系统的研究有很多实用性和价值。 本文设计的家用风力发电系统选用单片机STC89C52为控制核心设计了系统电路，实现由蓄电池电能逆变为小型家用电器实用的24V50Hz的交流电。对风力发电原理及逆变的必要性做了重点介绍，分析了设计的电路各个模块工作原理，给出了系统的原理图和软件设计流程图。设计的家用发电系统经济成低、实用性强。 关键词：风力发电，单片机，蓄电池，逆变

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

风力发电场的主要环境问题

风力发电场的主要环境问题 风力发电相对于传统的火力发电而言具有十分明显的优势，一方面其具有更高的能源利用效率，另一方面其对于环境的危害性更低。风能本质上是一种可再生能源，不会出现能源不足的情况。但是在实际的风能利用过程中发现，其也会对环境产生一定的负面影响，本文重点探讨了风力发电站的主要环境问题，以期提高我国风力发电的环保性。 标签：风能；风力发电站；环境问题 1 风力发电场的环境问题探讨 尽管风能是一种清洁能源，但是其在实际的应用中还是会对于环境产生一定的影响，下面简单的分析一下风力发电站周边的环境问题： 1.1 噪声问题 风力发电主要是依靠风能带动风力发电机的运作来产生电能，在这一过程中，发电机的叶片处于高速的旋转状态下，当空气经过叶片产生的气流以及风轮产生的尾流会产生一定的噪声，噪声的强度与叶轮转动的速度直接相关，同时与发电机的型号以及塔架的结构也有着一定的关系。通常情况下，对于风力发电场的噪声问题研究，可以分为单机噪声以及机群噪声两个方面进行研究，具体研究内容如下： 1.1.1 单机噪声 单机噪声指的是一个发电机所产生的噪声，风力发电机在生产设计的过程中就考虑了噪声方面的问题，厂家为了降低噪声强度，往往会选用隔音防震型叶片，并且会选用减噪型的齿轮箱，选用的叶片也是减速叶片。一般情况下，风机风轮的转速也会控制在27r/min，这种速度下产生的噪声并不大，在距离发电场150米的位置噪声的强度只有33dB（A）。 1.1.2 机群噪声 风力发电场并不是只有一架发电机，其往往是多个发电机经过科学的设计而排列的。通常情况下，相邻的两个风机距离应当保持在6D（D指的是风轮的直径），在实际的测试中发现当相邻的风机距离保持在4D以上时，两个风机之间的影响就可以忽略不计了，因此可以肯定风力发电场并不存在机群噪声。 1.2 电磁辐射 电磁辐射是一种普遍存在的辐射，只要有电气设备运行都会产生，只不过大多数的电气设备产生的辐射量都控制在正常的限度以内，并不会对人体产生危

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

(完整版)风力发电研究报告(精选多篇)

风力发电调研报告(精选多篇) 第一篇：2014-2014年中国新疆风力发电行业全景调研与投资战略报告 2014-2014年中国新疆风力发电行业全景调研与投资战略报告报告链接： 报告目录第一章风能资源的概述1.1风能简介1.1.1风能的定义1.1.2风能的特点1.1.3风能密度 第二章 1.1.4风能的利用方式1.2中国的风能资源与利用1. 2.1中国风能资源的形成及分布1.2.2中国风能资源储量与有效地区1.2.3中国风能开发应用状况1.2.4风能开发可缓解中国能源紧张1.2.5风能开发尚不成熟1.3风力发电的生命周期1. 3.1生命周期1.3.2风力发电机组组成1.3.3各阶段环境影响分析1.3.4综合分析与比较中国风力发电产业的发展2.1全球风力发电的总体分析2.1.12014年世界风力发电产业概况2.1.22014年欧盟风力发电产业发展分析2.1.32014年世界各国积极推进风电产业发展 2.1.42014-2014年全球风电市场预测2.2中国风电产业的发展综述2.2.1我国风电产业发展回顾2.2.2中国风电产业日益走向成熟 2.2.32014年我国风力发电能力排名世界第五2.2.42014年中国风电装机总量突破1300万千瓦2.2.5国内风电市场发展常态机制的构成2.2.6风电市场发展机会与竞争并存2.2.7中国

大力发展海上风力发电 2.3中国风力发电产业发展面临的问题 2.3.1风电产业繁荣发展下存在的隐忧 2.3.2中国风电产业存在硬伤 2.3.3国内风电发展面临的困难2.3.4阻碍风电产业发展的四道槛2.3.5风电产业突破瓶颈还有待时日 2.4中国风力发电产业的发展策略 2.4.1中国风电产业的出路分析2.4.2国内风电发展的措施2.4.3改善产业环境加快风电步伐 第三章2.4.5技术是推动风力发电发展的动力2.4.6风电市场的发展需加大电网建设的投入中国风力等新能源发电行业相关经济数据分析 3.12014-2014年中国风力等新能源发电业总体数据分析3.1.12014年我国风力等新能源发电业全部企业数据分析3.1.22014年我国风力等新能源发电业全部企业数据分析 3.1.32014年我国风力等新能源发电行业全部企业数据分析3.22014-2014年我国风力等新能源发电业不同所有制企业数据分析 分析 分析 析 析 第四章 3.2.12014年我国风力等新能源发电业不同所有制企业数据3.2.22014年我国风力等新能源发电业不同所有制企业数据 3.32014-

风力发电系统的基本原理(DOC)

风力发电系统的基本原理 一、风力发电的基本原理 风能具有一定的动能，通过风轮机将风能转化为机械能，拖动发电机发电。风力发电的原理是利用风带动风车叶片旋转，再通过增速器将旋转的速度提高来促使发电机发电的。依据目前的风车技术，大约3m/s的微风速度便可以开始 发电。风力发电的原理说起来非 常简单，最简单的风力发电机可 由叶片和发电机两部分构成如 图1-1所示。空气流动的动能作 用在叶轮上，将动能转换成机械 能，从而推动片叶旋转，如果将 叶轮的转轴与发电机的转轴相 连就会带动发电机发出电来。 二、风力发电的特点 （1）可再生的洁净能源 风力发电是一种可再生的洁净能源，不消耗化石资源也不污染环境，这是火力发电所无法比拟的优点。 （2）建设周期短 一个十兆瓦级的风电场建设期不到一年。 （3）装机规模灵活

可根据资金情况决定一次装机规模，有一台资金就可以安装一台投产一台。 （4）可靠性高 把现代高科技应用于风力发电机组使其发电可靠性大大提高，中、大型风力发电机组可靠性从80年代的50%提高到了98%，高于火力发电且机组寿命可达20年。 （5）造价低 从国外建成的风电场看，单位千瓦造价和单位千瓦时电价都低于火力发电，和常规能源发电相比具有竞争力。我国由于中大型风力发电机组全部从国外引进，造价和电价相对比火力发电高，但随着大中型风力发电机组实现国产化、产业化，在不久的将来风力发电的造价和电价都将低于火力发电。 （6）运行维护简单 现代中大型风力发电机的自动化水平很高，完全可以在无人职守的情况下正常工作，只需定期进行必要的维护，不存在火力发电的大修问题。 （7）实际占地面积小 发电机组与监控、变电等建筑仅占火电厂1%的土地，其余场地仍可供农、牧、渔使用。 （8）发电方式多样化 风力发电既可并网运行，也可以和其他能源如柴油发电、太阳能发电、水利发电机组形成互补系统，还可以独立运行，因此对于解决

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。

小型风力发电机控制器设计

电子设计竞赛教程 考试(设计报告) 题目：小型风力发电机控制器设计

摘要 现有的小型风力发电系统存在能量转换效率低、蓄电池使用寿命短、控制简单和缺乏完整的系统功率控制等问题。因此提高对蓄电池的充电速度，减少充电损耗，正确地监控蓄电池状态，确保蓄电池的正确使用、延长蓄电池的使用寿命对小型风力发电有着重要意义。本设计的目的是在分析现有的小型风力发电系统的基础上，设计简单、高效、高可靠性的风机控制器，实现风电系统可靠及优化运行。 本设计以单片机8051的加强版STC12C5A60S2为核心控制整个电路，具体由风力发电机、控制系统、整流电路、斩波电路、蓄电池充放电控制电路、蓄电池及其用电设备组成，功能上能保证系统安全运行，在电气特性和机械特性允许范围内运行。减少风速随机变化对输出电能的影响，使输出电压稳定，减少纹波。合理调度系统电能，保证向负载提供连续电能。保护蓄电池，防止过充和过放，提供足够充电能量进行快速充电。 综上所述，本设计将具有可靠性更高、价格更廉等优势，对于增强市场竞争能力，加速小型风力发电的普及和应用，节约能源和保护环境都具有重要意义。 关键词：发电机整流锂电池环保

目录 一绪论 0 二小型风力发电系统原理 (1) 2.1 风力发电系统组成 (1) 2.2 风电系统的运行特点 (1) 2.3 电能变换单元和控制单元 (3) 2.3.1 整流器 (3) 2.3.2 DC/DC 变换器 (4) 2.4 锂电池 (4) 2.4.1 锂电池的介绍 (4) 2.4.2 锂电池的种类 (5) 2.4.3 锂电池的充电方法 (5) 三小型风力发电机控制器的设计 (6) 3.1 电机的选择 (6) 3.1.1 手摇发电机 (6) 3.1.2 电机特性曲线 (8) 3.2 单片机（单片机STC12C5A60S2） (10) 3.2.1 产品介绍 (10) 3.2.2 单片机STC12C5A60S2的特点 (10) 四流程图和电路图 (13) 4.1流程图和控制原理图 (13) 4.2 显示屏 (17) 4.3 锂电池选择 (19) 4.4 检测电路 (20) 4.4.1 电压检测 (20) 4.4.2 电流检测 (21) 五调试 (21)