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新能源发电控制技术《电气自动化》年第卷第期

大规模风电并入电网对电力系统的影响
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新疆金风科技股份有限公司新疆乌鲁木齐市郭健
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摘要:研究了风力发电机组并网及风电场对当地电网电能质量的影响,对接入电力系统的影响。分析了风电机组的输出功率特性,分析
了风电机组对谐波、电压波动与闪变、电压跌落的影响。讨论了风电场对电力系统调频调峰的影响、对稳态电压的影响、对保护系
统的影响,分析了不同风力机的设计方案和选型对电网电压的影响。指出控制系统的设计和优化对改善风电的电能质量,减小对
电力系统的影响有积极的作用。
关键词:风力发电电能质量电力系统电压稳定
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中图分类号【文献标识码【文章编号】—.
引言匀以及塔架遮蔽影响产生的。风速的动力特性诱发的有功波动是
随着风力发电技术的快速发展和国家在政策上对可再生能源由本地的风况和湍流密度决定的,即由区域特性和瞬时气象状况
发电的重视,我国风力发电建设已进入了快速发展的时期。我国来决定,而且这种变化的频率是不固定的。这一波动与塔架遮蔽
风资源较丰富,但适合大规模开发风电的地区一般都处于电网末和叶轮表面上的风流不均匀引起的有功波动是不同的。由于塔架
端,由于此处电网网架结构较薄弱,因此大规模风电接入电网后可前部或后部风速的降低,使得每个叶片经过塔架时有功都会下
能会出现电网电压水平下降、线路传输功率超出热极限、系统短路降。对于现代三叶片风电机组而言,其功率波动的频率为三倍的
容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题⋯。另外,风力发电风力机叶片旋转频率,也就是常说的频率,该频率下的风电机
作为电源具有间歇性和难以调度的特性,是风电场电能质量不稳组输出功率波动幅度有时可达到瞬时平均功率的%】。
定的根本原因。风电机组由于风的随机性、运行时对无功的需求风电对电能质量的影响
以及无功只能就地平衡等原因将对电网电压造成一定的影响;风
. 谐波
电机组在连续运行或者切换操作的过程中还可能引起电压波动和
对于风电机组来说,发电机本身产生的谐波是可以忽略的,谐
闪变问题;由于采用了大功率的电力电子装置,变速风电机组在运
波电压是由电能转换系统、电力电子控制元件和电容器产生的。一
行的过程中还将产生高次谐波注入电网。随着风电场装机容量
台风机在运行期间产生的各种扰动的程度,主要依赖于其装备的
的增加,以及风电装机在某个地区电网中所占比例的增加,风电并
电能转换系统的形式。对于定速风电机组来说,在连续运行过程中
网等电气工程问题已经成为亟待解决的技术问题。因此当大规模
没有电力电子器件参与,因而也基本没有谐波产生。当机组进行投
的风电并入电网后,风电与电网问的相互影响及相互作用需要进
入操作时,软并网装置处于工作状态,将产生谐波电流,但由于投
一步研究。本文从以下几个方面论述风电对电力系统的影响。
入的过程较短,这时的谐波注入可以忽略。变速风电机组则采用
风力机的输出功率波动大容量的电力电子元件,直驱永磁同步风力发电机组的交直交变
风力发电机组的输出功率主要受三个因素的影响:风能、发电频器采