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风电并网对电压稳定的影响分析

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风电并网对电压稳定的影响分析

发布日期:2020-01-15 作者: 点击:

随着我国风电装机量的增加,大规模风电并网也成为影响电力系统的一个重要因素,风电并网对电网的稳定性到底有何影响,通过本文,你可以得到很好的认识。

随着能源问题和环境问题的日益凸现,世界各国都重新调整各自的能源策略,大力开发新能源。风能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源,风力发电因为技术比较成熟,可形成规模开发,近年来得到迅速发展。

目前,我国风电发展进入一个快速发展时期,2006年是我国实施《可再生能源法》的第一年,风电建设步伐明显加快,到2006年底,装机总容量达到约230万kW。由于风力发电机组常采用不同于传统同步发电机组的发电技术,其稳态和暂态特性都与传统同步发电机组不同;大规模风电并网后,电网的电压稳定性、暂态稳定性和频率稳定性都会发生变化。


不同类型的风电机组,由于其结构不同,对电网的影响也不一样。恒速恒频风电机组主要采用风力机驱动异步感应电机发电,然后直接接入电网;由于异步感应电机在发出有功功率的同时,需要从电网吸收无功功率,因此,其电压稳定性较低。变速恒频风电机组由于可实现最大风能捕获、减少风轮机组机械应力等优点,成为主要的发展方向;其中基于双馈感应电机的风电机组由于降低了电力电子装置的容量,近年来,得到了广泛的发展;但由于变速恒频风电机组采用了电力电子装置,使得电磁功率与机械功率解耦,无法向电网提供惯性响应,对电力系统的频率稳定性产生不利影响。

随着我国对风电建设力度的加大,风电装机规模不断增加,大规模风电并网对电力系统产生的影响将逐渐突出,由此带来的相关系统问题将成为我国风电发展的主要制约因素之一。大规模风电并网有两种情况:一是大型风电场接入输电网,二是多个小型风电场接入电力系统某一地方的配电网。小规模风电场并网对电力系统的影响主要是以下几个方面:稳态电压值的上升、过电流、保护装置的动作误差、电压闪变、谐波、浪涌电流造成的电压降落。大规模风电场并网对电力系统的影响除了以上那些方面外,还会有电力系统的震荡和电压稳定性问题。因此只有对大规模风电场并网才有必要考虑电压稳定性问题。


风电机组类型和无功特性

目前大型风力发电机组一般有两种类型,一种是采用异步发电机的固定转速风电机组,另一种是采用双馈电机或通过变频器并网的变速风电机组。固定转速风电机组发出有功的同时吸收无功功率,不具备调压能力,其电压通过无功补偿和调节系统电压水平来调整;通过变频器并网的变速风电机组不具备发无功能力,但通过调节变频器,可以使并网时功率因数达到很高水平;变速恒频风电机组具备调压能力,在发出有功功率的同时可以发出无功功率,并可根据系统需要在一定范围内调节无功输出,但从目前国内安装的变速恒频风电机组情况来看,大部分没有应用调压功能,运行中保持机端功率因数为1.0。

大规模风电场并网的主要问题

风电场并网运行对电网的影响由于风电具有随机性和间歇性特点,并网风电将对电网产生一定影响。风电发展初期装机规模较小,与配电网直接相连,对电网的影响主要表现为电能质量,随着大规模风电接入输电网,系统调峰压力加大,系统稳定和运行问题突显。电能质量风电机组对电能质量的影响主要表现在高次谐波、电压闪变和电压波动上,在采用双馈变速恒频风电机组的情况下较为严重。并网风电机组在连续运行和机组切换操作过程中都会产生电压波动和闪变。

1、电压波动和闪变

风力发电机组大多采用软并网方式,但是在启动时仍会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时,风机会从额定出力状态自动退出运行。如果整个风电场所有风机几乎同时动作,这种冲击对配电网的影响十分明显。不但如此,风速的变化和风机的塔影效应都会导致风机出力的波动,而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内(低于25Hz),因此,风机在正常运行时也会给电网带来闪变问题,影响电能质量。


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