[摘 ]介绍风电场常风力发电机型总结目前风电电网运行影响分析方法初步结提出改进建议
[关键词]风力机电质量风电网
年特生源法实施中国风电产业风电市场发展十分迅速 2007 年新增装机容量340万千瓦累计装机容量达604万千瓦超丹麦成世界第五风电国07年装机仅次美国西班牙超德国印度成世界风电市场
风电场出力特点机性间歇性控性风俗变化风电网运行电网带诸利影响着风电场容量越越系统影响越越明显研究风电网系统影响已成重课题文风电网研究中问题进行浅述
1 风力机形式
分析风电网影响首先考虑风力发电机类型风电机组工作原理数学模型相分析方法差异目前国风电场选机组3种：
11异步风力发电机
目前国力机型国已运行风电场部分机组异步风力发电机特点结构简单运行种发电机定速恒频机组运行中转速基变风力发电机组运行风转换佳状态机率较发电力新型机组低时运行中需电力系统中吸收功功率满足电网风电场功率素求采机端联补偿电容器方法补偿策略异步发电机配干组固定容量电容器风速机变化驱动异步发电机风机常额定风速运转
12双馈异步风力发电机
兆瓦级风力发电机普遍采双馈异步发电机形式目前世界力机型该机型称变速恒频发电系统风力机变速运行运行速度较宽范围调节风机风利系数C p优化获高系统效率实现发电机较滑电功率输出电网连接简单发电机身需外附加功补偿设备实现功率素定范围调节例0 95领先0 95滞范围具调节功功率出力力
13直驱式交流永磁步发电机
型风电机组实际运行验中齿轮箱障率较高部件采齿轮箱结构避免种障出现提高风电机组利率性降低风电机组载荷提高风力机组寿命该机组采直接驱动永磁式步发电机全部功率A DA变换接入电力系统网运行机型较需考虑谐波治理问题
2风电网电网影响分析方法
风速变化机风电场出力机风电身种特点容量信度低电网功功衡调度带困难
风电容量较高电网中产生电质量问题例电压波动闪变频率偏差谐波问题等更重需分析稳定性问题系统静态稳定动态稳定暂态稳定电压稳定等然相装机容量风电场接入点电网影响短路容量接入点系统影响反影响
定量分析风电场电网运行影响稳态动态两方面进行分析
稳态分析含风电场电力系统进行潮流计算稳态潮流分析中风电场高压母线简单视PQ节点PUjiedian
含风电场电力系统衡节点功功衡力提出更高求分析含风电场电网电网运行方式否满足系统安全稳定运行种约束
动态分析程般采仿真方法考虑异步发动机双馈异步发动机等发电机模型风速风机桨距调节等环节仿真程序PSSEPSCADPSASP等进行分析分析关键种风力发电机模型选
分析风电网电网影响需考虑风电场功问题风电场功消耗包括：异步发动机消耗风机出口出口升压变压器风电场升压站变压器消耗等必采动态电压控制设备
目前风电容量信度常两种评价方法种计算含风电系统性指标保证系统性变前提风电够代常规发电机组容量容量信度种方法适合系统规划阶段种方法时间序列仿真选择合适时间段作研究象通计算风电场容量系数(风电场实际出力理发电量值)估算容量信度负荷高峰时段认容量系数等容量信度该方法适系统运行提供决策支持
3风电网电网影响
通述分析方法风电网电网影响表现方面：
31 电压闪变
风力发电机组采软网方式 启动时然会产生较击电流风速超切出风速时 风机会额定出力状态动退出运行果整风电场风机时动作 种击配电网影响十分明显 风速变化风机塔影效应会导致风机出力波动 波动正处够产生电压闪变频率范围(低25 Hz) 风机正常运行时会电网带闪变问题影响电质量已研究成果表明闪变网点短路电流水电网阻抗(说阻抗角) 十分敏感
32 谐波污染
风电系统带谐波途径两种：种风力发电机身配备电力电子装置带谐波问题直接电网相连恒速风力发电机软启动阶段通电力电子装置电网相连会产生定谐波程短发生次数通常忽略变速风力发电机然变速风力发电机通整流逆变装置接入系统果电力电子装置切换频率恰产生谐波范围会产生严重谐波问题着电力电子器件断改进问题逐步解决种风力发电机联补偿电容器线路电抗发生谐振实际运行中观测风电场出口变压器低压侧产生量谐波现象电压闪变问题相风电网带谐波问题严重
33 电压稳定性
型风电场周围区常常会电压波动情况三种情况风力发电机组启动时然会产生较击电流单台风力发电机组网电网电压击相较网程少持续段时间（约十秒）基消失台风力发电机组时直接网会造成电网电压骤降台风力发电机组网需分组进行定间隔时间风速超切出风速发生障时风力发电机会额定出力状态动退出网状态风力发电机组脱网会产生电网电压突降机端较电容补偿抬高脱网前风电场运行电压引起更电网电压降
风电场风速条件变化引起风电场附电压波动风场均风速加输入系统功功率增加风电场母线电压开始降低然升高风场输入功率较时输入功功率引起电压升数值吸收功功率引起电压降风场输入功率增时输入功引起电压升数值增加较吸收功功率引起电压降增加较果考虑机端电容补偿风电场电压增加特风电场系统间等值阻抗较时 风速变动引起电压波动现象更明显研究发现电力电子转换装置风力发电机够减少电压波动网时风电场机端提供瞬时功启动电流减方电网击减轻值提果采异步发电机作风力发电机非采取必预防措施动态功补偿加固网络者采HVDC
连接否网络中某处发生三相接障时导致全网电压崩溃
34 功控制功调度
型风电场风力发电机异步发电机网运行时需电力系统中吸收量功功率增加电网功负担导致型电网电压失稳风力发电机端配备电容器组进行功补偿提高电网运行质量降低成双馈型变速恒频风力发电机系列问题解决作添加控制环节具优良特性：
1）实现功功率控制——双馈发电机实现电压控制时电网中吸收功功率电网提供功补偿
2）通转子励磁电流独立控制实现功功功率解耦控制具体原理双馈发电机转子侧变频器通转子电流d 轴分量实现转子转速力矩控制功励磁通转子电流q 轴分量控制时电网侧变频器类似方式工作 d 轴分量通直流电压媒介电路控制功功率实现转子侧电网侧变频器间功交换
3 结语
着风电高速发展风电网研究会越越重影响风电网技术障碍包括缺少风电场规划风力发电机风电场模型模拟软件风电场输出预测等
建议通硬件建设改进电网负荷衡力通软件建设提高电网调度力水制订严格风电入网标准促进风机制造技术进步提高风电短期预测技术力水
参考文献
[1]2008中国风电发展报告 李俊峰高虎等
[2]Power into power gridin China 王伟胜陈默子 中国电力科学研究院 2004 NO4 ELECTRICITY
[3]风力发电网电质量影响分析 崔文蔡方伟等 **钢铁股份限公司 海市电机工程学会206年学术年会文集
[4]两种风力机网电力系统影响分析 张新燕王维庆
中国国际供电会议（CICED2006）
[5]风力发电网相关问题综述 陈建伟永良 中国农业学信息电气工程学院
[6]风电网相关研究课题雷亚洲电力系统动化2003 年4月
[7]WIND POWER STATIONS －THE IMPACT ON THE ELECTRICGRIDBASIC CONFIGURATIONS AND AN EXAMPLE OF UTILISATION Tomos Petru
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[关键词]风力机电质量风电网
年特生源法实施中国风电产业风电市场发展十分迅速 2007 年新增装机容量340万千瓦累计装机容量达604万千瓦超丹麦成世界第五风电国07年装机仅次美国西班牙超德国印度成世界风电市场
风电场出力特点机性间歇性控性风俗变化风电网运行电网带诸利影响着风电场容量越越系统影响越越明显研究风电网系统影响已成重课题文风电网研究中问题进行浅述
1 风力机形式
分析风电网影响首先考虑风力发电机类型风电机组工作原理数学模型相分析方法差异目前国风电场选机组3种：
11异步风力发电机
目前国力机型国已运行风电场部分机组异步风力发电机特点结构简单运行种发电机定速恒频机组运行中转速基变风力发电机组运行风转换佳状态机率较发电力新型机组低时运行中需电力系统中吸收功功率满足电网风电场功率素求采机端联补偿电容器方法补偿策略异步发电机配干组固定容量电容器风速机变化驱动异步发电机风机常额定风速运转
12双馈异步风力发电机
兆瓦级风力发电机普遍采双馈异步发电机形式目前世界力机型该机型称变速恒频发电系统风力机变速运行运行速度较宽范围调节风机风利系数C p优化获高系统效率实现发电机较滑电功率输出电网连接简单发电机身需外附加功补偿设备实现功率素定范围调节例0 95领先0 95滞范围具调节功功率出力力
13直驱式交流永磁步发电机
型风电机组实际运行验中齿轮箱障率较高部件采齿轮箱结构避免种障出现提高风电机组利率性降低风电机组载荷提高风力机组寿命该机组采直接驱动永磁式步发电机全部功率A DA变换接入电力系统网运行机型较需考虑谐波治理问题
2风电网电网影响分析方法
风速变化机风电场出力机风电身种特点容量信度低电网功功衡调度带困难
风电容量较高电网中产生电质量问题例电压波动闪变频率偏差谐波问题等更重需分析稳定性问题系统静态稳定动态稳定暂态稳定电压稳定等然相装机容量风电场接入点电网影响短路容量接入点系统影响反影响
定量分析风电场电网运行影响稳态动态两方面进行分析
稳态分析含风电场电力系统进行潮流计算稳态潮流分析中风电场高压母线简单视PQ节点PUjiedian
含风电场电力系统衡节点功功衡力提出更高求分析含风电场电网电网运行方式否满足系统安全稳定运行种约束
动态分析程般采仿真方法考虑异步发动机双馈异步发动机等发电机模型风速风机桨距调节等环节仿真程序PSSEPSCADPSASP等进行分析分析关键种风力发电机模型选
分析风电网电网影响需考虑风电场功问题风电场功消耗包括：异步发动机消耗风机出口出口升压变压器风电场升压站变压器消耗等必采动态电压控制设备
目前风电容量信度常两种评价方法种计算含风电系统性指标保证系统性变前提风电够代常规发电机组容量容量信度种方法适合系统规划阶段种方法时间序列仿真选择合适时间段作研究象通计算风电场容量系数(风电场实际出力理发电量值)估算容量信度负荷高峰时段认容量系数等容量信度该方法适系统运行提供决策支持
3风电网电网影响
通述分析方法风电网电网影响表现方面：
31 电压闪变
风力发电机组采软网方式 启动时然会产生较击电流风速超切出风速时 风机会额定出力状态动退出运行果整风电场风机时动作 种击配电网影响十分明显 风速变化风机塔影效应会导致风机出力波动 波动正处够产生电压闪变频率范围(低25 Hz) 风机正常运行时会电网带闪变问题影响电质量已研究成果表明闪变网点短路电流水电网阻抗(说阻抗角) 十分敏感
32 谐波污染
风电系统带谐波途径两种：种风力发电机身配备电力电子装置带谐波问题直接电网相连恒速风力发电机软启动阶段通电力电子装置电网相连会产生定谐波程短发生次数通常忽略变速风力发电机然变速风力发电机通整流逆变装置接入系统果电力电子装置切换频率恰产生谐波范围会产生严重谐波问题着电力电子器件断改进问题逐步解决种风力发电机联补偿电容器线路电抗发生谐振实际运行中观测风电场出口变压器低压侧产生量谐波现象电压闪变问题相风电网带谐波问题严重
33 电压稳定性
型风电场周围区常常会电压波动情况三种情况风力发电机组启动时然会产生较击电流单台风力发电机组网电网电压击相较网程少持续段时间（约十秒）基消失台风力发电机组时直接网会造成电网电压骤降台风力发电机组网需分组进行定间隔时间风速超切出风速发生障时风力发电机会额定出力状态动退出网状态风力发电机组脱网会产生电网电压突降机端较电容补偿抬高脱网前风电场运行电压引起更电网电压降
风电场风速条件变化引起风电场附电压波动风场均风速加输入系统功功率增加风电场母线电压开始降低然升高风场输入功率较时输入功功率引起电压升数值吸收功功率引起电压降风场输入功率增时输入功引起电压升数值增加较吸收功功率引起电压降增加较果考虑机端电容补偿风电场电压增加特风电场系统间等值阻抗较时 风速变动引起电压波动现象更明显研究发现电力电子转换装置风力发电机够减少电压波动网时风电场机端提供瞬时功启动电流减方电网击减轻值提果采异步发电机作风力发电机非采取必预防措施动态功补偿加固网络者采HVDC
连接否网络中某处发生三相接障时导致全网电压崩溃
34 功控制功调度
型风电场风力发电机异步发电机网运行时需电力系统中吸收量功功率增加电网功负担导致型电网电压失稳风力发电机端配备电容器组进行功补偿提高电网运行质量降低成双馈型变速恒频风力发电机系列问题解决作添加控制环节具优良特性：
1）实现功功率控制——双馈发电机实现电压控制时电网中吸收功功率电网提供功补偿
2）通转子励磁电流独立控制实现功功功率解耦控制具体原理双馈发电机转子侧变频器通转子电流d 轴分量实现转子转速力矩控制功励磁通转子电流q 轴分量控制时电网侧变频器类似方式工作 d 轴分量通直流电压媒介电路控制功功率实现转子侧电网侧变频器间功交换
3 结语
着风电高速发展风电网研究会越越重影响风电网技术障碍包括缺少风电场规划风力发电机风电场模型模拟软件风电场输出预测等
建议通硬件建设改进电网负荷衡力通软件建设提高电网调度力水制订严格风电入网标准促进风机制造技术进步提高风电短期预测技术力水
参考文献
[1]2008中国风电发展报告 李俊峰高虎等
[2]Power into power gridin China 王伟胜陈默子 中国电力科学研究院 2004 NO4 ELECTRICITY
[3]风力发电网电质量影响分析 崔文蔡方伟等 **钢铁股份限公司 海市电机工程学会206年学术年会文集
[4]两种风力机网电力系统影响分析 张新燕王维庆
中国国际供电会议（CICED2006）
[5]风力发电网相关问题综述 陈建伟永良 中国农业学信息电气工程学院
[6]风电网相关研究课题雷亚洲电力系统动化2003 年4月
[7]WIND POWER STATIONS －THE IMPACT ON THE ELECTRICGRIDBASIC CONFIGURATIONS AND AN EXAMPLE OF UTILISATION Tomos Petru
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