硕士学位论文
大量风电并网后华北电网适应性的研究
Adaptability of North China Power Grid after A large number of wind power integration
于啸
2010年12月
国内图书分类号：TM 614 学校代码：10079
国际图书分类号：621.3 密级：公开
硕士学位论文
大量风电并网后华北电网适应性的研究
硕士研究生：于啸
导师：常鲜戎教授
申请学位：工学硕士
学科：电气工程
专业：电力系统及其自动化
所在学院：电气与电子工程学院
答辩日期：2011年3月
授予学位单位：华北电力大学
Classified Index: TM614
U.D.C: 621.3
Thesis for the Master Degree
Adaptability of North China Power Grid after A large number of wind power integration
Candidate：
Yu Xiao
Supervisor：Prof. Chang Xianrong
School：School of Electrical and Electronic
Engineering
Date of Defence：
March, 2011
Degree-Conferring-Institution：North China Electric Power University
华北电力大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《大量风电并网后华北电网适应性的研究》，是本人在导师指导下，在华北电力大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。据本人所知，论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。
作者签名：日期：年月日
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本学位论文属于（请在以上相应方框内打“√”）：
保密□，在年解密后适用本授权书
不保密□
作者签名：日期：年月日
导师签名：日期：年月日
摘要
摘要
作为一种可永久续用的清洁能源，风能得到了越来越多的重视，然而由于风速的不可控性且难以准确预测，风力发电具有很强的随机性，风电场出口母线降低到一定程度时发电机会表现出与稳态时不同的运行状态甚至脱网运行。因此，准确的分析并网运行的双馈型风力发电机组对电网安全稳定运行的影响是十分必要的。
本文首先介绍了双馈发电机组的结构与原理，对PSASP中双馈风机模型进行了分析，提出了风机关键参数并对其进行了灵敏度分析，分析了这些参数的物理意义。
随后结合两次工业试验即风电场投切电容器试验与风电场35kV母线三相短路试验实测数据进行分析，并应用风电场35kV母线三相短路试验数据对PSASP 中双馈风机模型的相关参数进行了修正，使仿真曲线更加逼近实测曲线从而提高了变速风电机组仿真模型的准确度。
最后利用华北电网2011~2012年规划数据展开风电入网的安全稳定控制分析，考察了华北电网中风电装机容量较多、受风电影响较大的内蒙外送通道和张家口电网安全稳定性，提出了保证电网故障后电网维持稳定运行的措施，研究了提高系统稳定水平的控制方法，并对风电并网运行的电网小扰动稳定问题进行了研究，分析了华北电网存在的主要振荡模式及风电并网运行对其的影响。
关键词：双馈型风力发电机；PSASP；工业试验；模型验证；安全稳定分析
Abstract
Abstract
Wind energy is gaining more and more attention.However, due to the uncontrollable of wind, wind power is difficult to predict, When the wind farm exports bus down to a certain extent，generator will show a different operating with the steady-state even off-grid operation. Therefore, the accurate analysis of the double-fed wind turbine operation on the impact of network security and reliability is essential.
First, this paper introduces the structure and principle of double-fed generator and analyses the doubly-fed wind turbine model in PSASP, the key parameters of the wind turbine were proposed and the sensitivity analysis of these parameters was carried out. the physical meaning of these parameters was analyzed.
Second, wind farm capacitor test and wind farm 35kV bus three-phase short circuit test were introduced. Relevant parameters were modified according to the data of wind farm 35kV bus three-phase short circuit test. The simulation curve is closer to the measured curve, so the accuracy of the DFIG model was improved.
Finally, wind power network's security and stability control are analyzed under the North China Power Grid 2011 to 2012 planning data. The effects of power transmission passage-way of Mongolia and Power Grid of Zhangjiakou in security and stability was analyzed. The measures to maintain stable operation after failure was proposed. The methods to improve the level of system stability was studied. And the power grid of small signal stability problem was studied, and the main oscillation mode of the North China Power Grid And the effects of wind power was analyzed.
Keywords: Double-fed wind generator；PSASP；Industrial test；model validation; Security and stability analysis
目录
摘要 ................................................................................................................................ I Abstract........................................................................................................................ II
第1章绪论 (1)
1.1课题的选题背景与研究现状 (1)
1.1.1风电机组建模研究 (2)
1.1.2风场试验及仿真对比分析研究 (2)
1.1.3风电并网后对电网运行的影响分析研究 (3)
1.2课题的主要研究工作 (4)
1.2.1风电场扰动试验分析 (4)
1.2.2风电机组模型分析 (4)
1.2.3风电机组外特性仿真分析 (4)
1.2.4风电接入华北电网后的安全稳定控制研究 (5)
第2章PSASP双馈风电机组模型分析 (6)
2.1双馈型风力发电机的结构与原理 (6)
2.1.1双馈风电机组的结构 (6)
2.1.2双馈型风力发电机工作原理 (7)
2.1.3双馈风电机组矢量控制技术 (8)
2.2PSASP双馈风机模型介绍 (8)
2.1.1发电机与变频器模型 (9)
2.1.2电气控制系统模型 (10)
2.1.3风力机模型 (10)
2.3PSASP双馈风机模型参数灵敏度分析 (11)
第3章风电场试验及仿真分析 (14)
3.1风电场35kV母线投切电容器试验 (14)
3.1.1中节能港建单晶河风电场调研 (14)
3.1.2系统运行方式 (15)
3.1.3试验录波结果 (16)
3.1.4风电场投切24MVAR电容器仿真分析 (19)
3.2风电场35kV母线进行三相短路试验 (20)
3.2.1中节能满井风电场调研 (20)
3.2.2系统运行方式 (21)
3.2.3试验录波结果 (22)
3.2.4风电场三相短路试验仿真分析 (24)
第4章大规模风电接入后电网安全稳定研究 (28)
4.1风电接入电网后稳定分析 (28)
4.1.1计算条件 (29)
4.1.2内蒙外送能力稳定分析 (30)
4.1.3张家口电网安全稳定分析 (34)
4.1.4小结 (34)
4.2风电接入电网后提高电网稳定水平的控制措施研究 (35)
4.3 风电接入电网后小扰动安全稳定控制研究 (36)
4.3.1 风电机组正常出力方式下小扰动稳定分析 (38)
4.3.2 风电机组不出力方式下小扰动稳定分析 (39)
4.4 本章小结 (40)
第5章总结 (41)
5.1研究结论与成果 (41)
5.2进一步工作的展望 (41)
参考文献 (42)
攻读硕士学位期间发表的论文 (46)
致谢 (47)
第1章绪论
1.1课题的选题背景与研究现状
随着国际上风电技术和装备水平的快速发展，风力发电已经成为目前技术最为成熟、最具规模化开发条件和商业化发展前景的新能源技术。华北地区风力资源丰富，境内内蒙古自治区和河北省均为风能资源富集地区，其中内蒙古自治区风能资源可开发量高达1.5亿千瓦，约占全国陆地风能资源可开发量的50%。河北省风能资源丰富，总储量达8690MW，是全国风能资源较丰富的省区之一，风能开发前景可观。近年来华北地区风电迅速发展，截止2009年底，华北电网风电装机达到2800MW，约占全国风电装机总量的23.3%，风电在华北电网电源装机比例达到1.8%。河北省风能资源主要集中在张家口、承德和沿海地区。张家口坝上地区和承德地区位于内蒙古高原的南缘，地势平坦，境内多为低山丘陵和高原台地，平均风速可达5.4-8m/s，风能资源丰富；东部沿海的秦皇岛、唐山、沧州等东部沿海地区年平均风速为5m/s左右，属于风资源的次丰富区或可利用区，距离京津唐电网负荷中心较近，地理条件优越，具备开发大型风电基地的资源天赋和地理条件。
然而，风电机组并网容量的不断增加将给电网的安全经济运行造成诸多不利影响，引起电网规划、设计、生产、运行等部门的广泛关注，如何认识风电机组的运行并网特性是目前电力运行调度部门面临的急切问题[1-6]。目前，从全国范围风电接入电网状况来看，风电机组运行与常规水电、火电机组相比，具有以下几个特点。
首先，无功调节能力不强，如恒速恒频异步风机（简称“常规异步风机”）仅能通过调整、投切电容器，使其等效功率因数接近1.0；变速恒频双馈异步风机（简称“双馈风机”）能提供一定动态无功支持，但通常采用恒定无功控制方式，其无功调节能力有限。
其次，有功出力随风速变化而随机波动。一方面，风电场有功波动引起沿线无功损耗变化，导致系统电压波动，且难以控制；另一方面，其潮流波动对同一送电通道上的常规火电机组而言，相当于扰动源，可能引发低频振荡。
此外，风电机组的电力电子设备所设置的保护门槛比较灵敏，而且在我国的一些地区，风电机组的低电压穿越功能模块大都没有投入，在电网发生扰动时风机可能自动脱网。若出现大容量风机脱网，引起系统过电压，可能导致常规火电机组励磁系统控制切换为恒定无功控制，一些自动电压调节器功能可能被屏蔽，系统静态、动态稳定水平显著降低，可能引起系统振荡事故。
因此，风电场接入系统的分析是风电场规划设计和运行的必要步骤，大量文
献对风电并网后系统安全稳定控制问题进行了讨论，热点研究内容主要有以下几方面：
1.1.1风电机组建模研究
随着风力发电机技术的发展，无论是风力发电机的单机装机容量，还是风力发电在电力市场中所占的比例都在不断的提高，与此同时，电力系统对风力发电的要求也在不断的完善和提高，越来越多的学者开始关注风电并网及其稳定性研究问题[7-12]。为了反映风电机组、风电场与电力系统的相互作用，建立能够准确反映风电机组特性的模型至关重要，因此，对风电机组建模分析成为风电研究中的一个重要领域。
文献[13-16]中对异步发电机模型进行了研究。文献[13，14]使用异步发电机状态方程中忽略了定子磁链的暂态过程的三阶模型来分析风电机组并网的暂态特性；文献[15]考虑了桨距角控制系统的时间延时常数，风电机组的轴系模型则按照单质量模块考虑；文献[16]建立了异步风电机组的开环传递函数模型，通过开环频率响应来分析系统的动态特性，评价系统对机组参数的敏感性。
文献[17-23]中对双馈感应发电机建模问题进行了探索。文献[17-18]中的双馈机组模型相对简单，没有考虑变频器及各类控制器模型。文献[19]详细推导了双馈变速风电机组的轴系模型和发电机模型，同时给出了单质量块与双质量块轴系模型，在双馈感应发电机模型中对定子暂态过程进行了分析。文献[20]在转子磁通的幅值和矢量控制方案基础上，建立了包括电压调整、频率控制以及机组稳定控制等控制环节的数学模型，较为全面地描述了双馈变速风电机组所有控制功能。文献[21-23]讨论了变速风电机组参数优化问题，提出了控制器参数设计原则和方法。
目前，在电力系统风电仿真研究中广泛使用的国内外风电程序主要有美国商用软件PSS/E、国内研制开发的风电软件BPA、PSASP，以及德国西门子公司开发的软件DlgSILENT/PowerFactory。其中，前三个软件（PSS/E、BPA、PSASP）为机电暂态仿真程序，具有相近的双馈风机模型，均依据变频器控制的高速响应特性而忽略发电机转子磁链动态过程，进而将风机等效为受控电流源。因此，模型相对简单，多用于研究风机并网后对系统机电暂态稳定特性的影响[24-27]。
1.1.2风场试验及仿真对比分析研究
目前，国内外专家对风电机组联网运行特性虽作了大量的研究，但在这一领域还缺乏实际的现场扰动试验来验证有关研究成果。现场试验是检验仿真模型的重要手段，通过对比分析仿真结果与实测结果可以校验仿真软件的有效性和准确性，从而能够更好的分析评价风电场并网后带来的各种问题。
目前，国内外一些应用于电力行业的分析软件均推出了适合自身使用的应用于不同分析领域的双馈型风电机组模型，如EMTDC/PSCAD搭建了用于分析电磁暂态过程的模型；PSS/E、PSASP搭建了用于机电暂态分析的模型。相关的模型验证分析也随之展开。文献[28]从分析电力系统稳定性的角度验证了PSS\E所搭建的风电机组模型的有效性；文献[29][30]介绍了东北电网白城地区洮南风电场进行风电场短路试验，该试验的内容包括风场出口三相、两相短路接地试验，试验机型为西班牙产G58-850双馈风机，测试并录制风电机组定子、转子和主变高压侧的动态信息，并且在PSCAD/EMTDC仿真平台上，对短路故障下双馈感应风电机组的动态特性进行了仿真分析，揭示了风电机组电磁暂态过程特性，对风电机组联网运行短路试验进行仿真重现，结果显示仿真波形与实测波形相吻合。
由于风电仿真软件的有效性和准确性对研究并网风电系统的安全稳定性至关重要，因此，在各种通用风电仿真平台上（如PSS/E、BPA、PSASP、DlgSILENT）通过与现场试验数据的对比仿真分析，修正通用风电仿真软件的风机模型参数并提出其关键参数，能够为更准确的开展风电并网稳定计算分析提供技术保证。
1.1.3风电并网后对电网运行的影响分析研究
随着并网风电场装机容量的不断增加，风电场输出功率的间歇性和波动性给电力系统的稳定性造成严重影响。国内外对风电并网后电力系统稳定的影响研究也取得了系列成果。
对于风电并网引起的电压稳定问题。通常采用在风电场母线上安装电容器组，以补偿风电机组的无功需求[31-33]；而随着技术的成熟，SVC、STATCOM、超导储能单元SMES（Super Conducting Magnetic Energy Storage）的应用使风电机组具有快速调节无功功率的能力，这极大改善风电机组输出电压的稳定性[34-37]。另外，不同风电机组（恒速和变速风电机组）对电网稳定性影响的研究也引起了大量的关注。恒速风电机组接入电网后，对电网稳定的影响主要表现在恒速风电机组运行时需吸收大量无功功率，整个风电场的无功需求较大，导致接入风电地区电网稳定性降低，同时稳定问题还与并网点的短路容量、风电场的无功补偿措施有一定的关系[38-40]。文献[41-45]研究了基于双馈感应电机的交流励磁控制技术及其对电网电压稳定性的贡献，指出双馈电机的有功、无功解耦控制使其具有一定的无功调节能力。按照系统运行方式的要求的不同，风电机组可以采用不同的策略，对吸收或发出无功功率进行控制。
对于风电并网引起的功角稳定问题。文献[46][47]基于实际电网，考虑在电网不同位置发生三相短路后系统的暂态稳定特性，风机在故障的情况下由于自身保护动作而被切除，由于故障情况不同，切除的容量也不同，从电网的角度出发，相当于减少了部分容量的电源，从而导致其他火电机组功角发生摇摆，影响系统
的稳定。
对于风电并网引起的频率稳定问题。传统的双馈风力发电机的有功控制与电网运行的情况无关，仅仅取决于风速的大小，这不利于对风力发电的控制，具有很大的随机性。文献[48][49]利用桨距角控制，更改设定的风机运行曲线，使其在运行时留出一定的有功裕度，从而可以根据要求更改出力，当系统频率出现波动或调度员需要对潮流进行调整时，可以通过调节桨距角满足系统运行需要。文献[50][51]指出双馈发电机转子转速变化范围很大，其中蕴含大量的动能，在系统频率降低时，可以采用降低转速释放动能的方法增加有功出力，从而为电网提供频率支撑。
1.2课题的主要研究工作
为尽可能准确地分析大规模风电接入电网后对电网安全稳定运行的影响，本文首先利用试验数据对PSASP中双馈风机模型进行校验，提出模型的典型参数，随后对华北电网中风电装机容量较多、受风电影响较大的内蒙外送通道和张家口电网安全稳定性进行考察。具体分为以下四个步骤。
1.2.1风电场扰动试验分析
在风电场调研基础上，通过计算分析、比较论证，选择确定华北电网风电小扰动及短路试验方案，成功进行了现场试验。这两次试验实测了有关风机短路电流、机端电压跌落幅度等信息，获取了单台风机响应特性，掌握了双馈风电机组在小扰动及大扰动下的运行特性，为下一步校验与调整仿真模型参数提供了技术依据。
1.2.2风电机组模型分析
GE双馈风机模型可以适用于风机接入大系统的仿真计算，分析风机并网后对电网的影响。目前，国内外的许多主流电力系统分析软件如：BPA、PSASP、PSS/E均使用该模型对双馈型风力发电机进行仿真计算。本部分内容以GE双馈风机模型为研究对象，根据风机提供的短路电流水平、对系统的无功支撑能力、励磁系统响应特性等指标，提出了风机仿真关键参数，分析了其中各关键参数的灵敏度，解释了这些参数的物理意义，指导与现场试验数据的仿真对比分析。
1.2.3风电机组外特性仿真分析
为更准确的研究风电场和火电场混合发电方式下风电机组的安全稳定性。基于双馈型感应发电机的变速风电机组所构成的风电场为研究对象，在PSASP仿真平台上，进行风电场试验与仿真的对比分析，修正通用风电仿真程序的模型参
数，提高仿真精度与可靠性。
1.2.4风电接入华北电网后的安全稳定控制研究
采用由风电场短路试验修正所得模型参数，在PSASP平台上分析2010年大规模风电接入后的电网安全稳定问题，包括内蒙电力外送通道以及张家口电网安全稳定性。以风电场目前实际运行情况为基础，对可能导致大量风电机组由于电压跌落而脱网的故障情况进行仿真分析。对大量风电机组接入电网后存在的安全隐患进行评估。研究提高系统稳定水平的控制措施。另外对风电并网运行的小扰动稳定问题也进行了仿真分析。
第2章PSASP双馈风电机组模型分析
变速恒频双馈发电机组(DFIG)可以对有功、无功进行解耦控制，具有独立、灵活的无功功率控制能力，这也使其在维持电网电压稳定方面优于传统的恒速恒频机组，但DFIG向电网放出的无功受其控制方式及自身容量的限制不可能无限的向电网提供无功功率，当发电机发出的无功功率达到其控制的设定值时，风电场无法维持附近母线的电压，也会导致系统失稳。双馈发电机由于可以独立控制无功出力，理论上风电场可以不装设并联电容器，在电网发生故障时其电压跌落幅度会大于异步发电机，因此对双馈机组电网故障时的动态行为的研究尤为重要。本章将对该模型进行研究，分析了其中各关键参数的灵敏度，解释了这些参数的物理意义，为根据试验数据对模型参数进行调整提供理论基础。
2.1双馈型风力发电机的结构与原理
双馈型风机的定子侧直接与电网连接，转子由两个“背靠背”连接的电压型PWM变换器即转子侧变换器和网侧变换器进行励磁，转子侧变换器完成定子磁链定向矢量控制任务，实现最大风能捕获和定子输出无功的调节。网侧变换器控制维持直流母线电压并控制交流侧电压与电流的相位[52-54]。
2.1.1双馈风电机组的结构
双馈风力发电机主要由双馈发电机、风轮、变频器、励磁系统几个部分组成。双馈风力发电机的定子侧直接接入电网系统，转子侧则通过双向变频器接入所需低频励磁电流。因此，定子与转子两侧都可能向电网馈送电量,所以称为双馈风力发电机，变速双馈风电机组的基本结构如图2.1所示：
图2-1变速双馈风电机组的结构示意图
变速双馈风电机组的特性由双馈感应发电机、叶片、轮毅、齿轮箱联轴器、变频器和桨距控制系统等单元的工作特性共同作用决定，各个组成部分的具体具体功能如下：
（1）风力机与机械传动部分：捕获风能和传递能量的装置，它主要包括叶片、轮毅及齿轮箱到发电机转子轴之间的机械部分具有较大的转动惯量。
（2）双馈感应发电机：双馈感应发电机是目前被广泛应用于风力发电的一种变速恒频发电机，它可以根据风速调节风力机转速，并能在较宽的风速范围内实现最大风能捕获，从而大大提高风能的利用率。此外，由于双馈发电机能实现对有功、无功的解耦控制，可以对电网起到无功补偿的作用。
（3）变频器：变频器是双馈感应发电机的交流励磁电源，它不但能满足交流励磁变速恒频发电所必需的功率双向流，其优良的输入、输出特性同时也确保了生产高质量电能的要求。
（4）电气控制部分和桨距角控制部分：变速双馈风电机组的控制主要包含了转子励磁电压的控制和风力机叶片桨距角的控制两个部分。他们共同的控制目标是使风电机组机械部分与电气部分配合，提高风能利用效率及改善风电供电质量。当风速低于额定风速时，机组状态控制由双馈感应发电机转子励磁电压调节实现，表现为变频器的控制。而高于额定风速时，机组状态控制则由桨距角与变频器共同控制实现[55]。
2.1.2双馈型风力发电机工作原理
变速恒频双馈风力发电机组定子侧直接接入电网，转子侧则通入频率、相位、幅值都可调节的三相低频交流励磁电流。发电机稳态运行时，定子旋转磁场和转子旋转磁场在空间上保持相对静止，当定子旋转磁场以0ω的速度旋转时，则转子的励磁电流形成的旋转磁场的旋转速度s ω为：
00s r s ωωωω=-= （2-1）
式中：0ω——定子磁场旋转角速度；
r ω——转子旋转角速度；
s ω——励磁电流形成的旋转磁场的旋转速度；
s ——转差率。
上式说明转子电流形成的旋转磁场的角频率同转差率成正比，若交流励磁发电机的转子转速低于同步速，则转子电流形成的旋转磁场与转子旋转的方向相同，如果转子转速高于同步速，则两者旋转方向相反。转子绕组中的励磁电流的频率与定子侧电流的频率之间的关系为：
0s f sf = （2-2）
式中：0f ——定子电流频率；
s f ——转子励磁电流频率。
双馈风力发电机的定子绕组与电网有直接的电气联接，而转子绕组通过变频器与电网相联。风速较低时风机运行在低于同步速的状态，为维持发电机机械转矩与电磁转矩的平衡，转子绕组从电网吸收一定数量的功率，再通过定子绕组送
回电网；当风速较高时风机运行在高于同步速的状态，在这种情况下一部分功率将直接通过转子绕组送入电网；当风机运行在同步转速时，如果忽略损耗，转子绕组通过的功率为零，风电机组与电网的全部功率交换都通过定子绕组完成。额定状态下，通过转子绕组及变频器的功率约占全部功率的20%[56,57]。
2.1.3双馈风电机组矢量控制技术
双馈机的主流控制技术是矢量控制技术，使用发电机某一旋转的空间矢量为参考坐标，利用坐标变换技术，将定子电流中的有功分量与无功分量独立起来，对有功、无功进行解耦控制，从而实现对发电机无功进行独立控制的目的。
在定子磁链定向的方式为：将同步旋转坐标系的q 轴与定子磁链矢量重回，顺时针旋转900的方向为d 轴方向，dq 轴坐标系与电压矢量以相同的速度旋转。在该控制方式下，忽略定子电阻的影响可得：
sq sd s
ψψψ=???
=?? （2-3） 其中ψs 为定子磁链的幅值。
由定子磁链定向情况时，忽略定子侧的损耗同步旋转d q 坐标系下的双馈机数学模型可以得到发电机定子侧有功、无功表达式：
00()m sd s
e rq s sd sd m rd s s L P T i L L i Q L ψωωωψψ?=-??
?
-?=??
（2-4） 式中:T e ——发电机电磁转矩；
ω——转子角速度；
ω0——定子磁场相对于电机定子的角速度； L m ——旋转坐标系同轴等效定子、转子绕组互感； Ls ——旋转坐标系等效两相定值饶子自感； ψsd ——定子磁链d 轴分量； i rd 、i rq ——转子电流d 、q 轴分量。
由上式可知通过调节i rd 、i rq 可以对发电机的有功功率与无功功率进行独立的控制，根据无功调节的具体要求，如恒定无功控制，恒定功率因素控制，恒定电压控制等方法对i rd 进行调整，输出规定的无功功率，从而实现了双馈型风力发电机对无功功率的控制。
2.2PSASP 双馈风机模型介绍
目前，国内外一些应用于电力行业的分析软件均推出了适合自身使用的应用
于不同分析领域的双馈型风电机组模型，如EMTDC/PSCAD搭建了用于分析电磁暂态过程的模型；PSS/E、PSASP搭建了用于机电暂态分析的模型。电力系统分析综合程序（PSASP）在国内电力系统分析计算领域被广泛应用。研究该软件搭建的双馈风机模型在暂态计算中的响应情况对于国内风电机组的规划建设与生产运行有着重要的意义。
PSASP所搭建的双馈风机模型为GE双馈风机模型，其结构图如图1所示，图中V term为发电机端电压P gen、Q gen为发电机有功、无功出力。研究双馈风机对电网暂态稳定性的影响时，关注的重点是电网发生故障后并网运行的风机对电网无功平衡的影响及对网内其他火电机组功角稳定的影响。因此，该模型不同于对双馈机内部的运行情况进行详细描述的电磁暂态模型，它对电力电子元件的响应情况进行了简化，仅对机组定子侧电气特性进行等效。目前该模型已被广泛应用于PSASP、BPA、PSS\E等国内外电力系统分析软件中。
V term
图2-2双馈机模型示意图
2.1.1发电机与变频器模型
发电机与变频器模型是风力机与网络的接口，其模型设计如图2所示，图中E q’’cmd、I pcmd为励磁电压与有功电流控制信号。由于变频器控制的高速响应的特点，发电机及变频器模型在传统模型基础上进行了简化，用代数方程描述两者的动态行为，忽略发电机转子磁链动态过程。需要注意的是其中的x”为等效电抗，并不代表实际的次暂态电抗。
E q
”
I pcmd
图2-3发电机与变频器模型
2.1.2电气控制系统模型
电气控制系统模型根据电网的情况与风力机模型提供的有功指令控制发电机注入电网的有功功率与无功功率，将机械能转化为电能，该部分模型如图2-3所示，图中Q cmd 、P ord 为无功功率控制信号与有功功率需求信号。风电场管理系统（WPMS ）控制风电场输出的无功功率，WPMS 模型通过控制风电场输出的无功功率来实现对电网电压的调整，维持电网电压的稳定。
P Q V min
V term +V Qmin
I pcmd
P ord
图2-4电气控制系统模型
2.1.3风力机模型
风力机模型如图4所示，图中P ele 为发电机电磁转矩；P mech 为发电机机械转
矩。该模块实现了风能到机械能的转换，包含了风速—功率模型、轴系模型和桨距角控制模型。
桨距角补偿
图2-5 风力机模型
风能—功率转换模型表达了风力发电机将风能转换为机械能的特性。桨距角控制模型存在两个工作模式：当风速大于额定风速时，调节桨距角使输出功率为额定值；当风速小于额定风速时，通过最大功率追踪特性控制桨距角，使风机可获得最大风能。另外，传动轴模型为单质量块模型，该模型将风电机组的风轮叶片、传动轴和发电机转子模拟为一个惯性体。用类似同步机的转子运动方程来模拟，可将轴系扭矩传递过程用一个一阶惯性环节模拟，其数学模型描述如下：
j m e
d T T T dt
ω=- （2-5） 1()m ae m h
dT T T dt t =- （2-6）
式中:T j ——惯性体转动惯量；
T ae ——风轮转距； T m ——发电机机械转矩； T e ——发电机电磁转矩； t h ——轴系传动时滞。
2.3PSASP 双馈风机模型参数灵敏度分析
本节在PSASP 仿真平台上对GE 双馈风机模型中的无功控制参数进行了灵敏度分析从而研究了暂态计算分析中双馈型风力发电机在电压骤降情况下各个模型参数对风机无功出力的影响。
由于风机出口电压在跌幅较大会导致机组相关保护装置动作而使风机脱网
运行，所以在对模型参数进灵敏度分析时采用电压跌幅较小的的情况，从而全面观察风机在故障期间及故障清除后的响应情况，具体的仿真工况为：在远离风机的母线上设置三相短路故障点，使机组出口电压下降25%，故障时间为200毫秒。对模型参数进行调整后观察一台机组的无功功率曲线，分析各个参数在仿真中的作用。图3-7分别为调整参数K Qi、K Vi、K PV、XI QMAX、x”后机组无功出力曲线。对参数T R、T V、K IV进行调整后无功曲线无明显变化。
a) K Qi调整前后无功功率波形（曲线1、b) K Vi调整前后无功功率波形（曲线1、
2、3对应K Qi取值0.05、0.1、0.2）2、3对应K Vi取值为50、40、30）
c) K PV调整前后无功功率波形（曲线1、d) XI QMAX调整前后无功功率波形（曲线1、
2、3对应K PV取值为8、18、28）2、3对应XI QMAX取值为0.75、0.45、0.15）
e) x”调整前后无功功率波形（曲线1、
2、3对应x”取值为0.9、0.8、0.7）
图2-6调整各参数后无功功率波形
从系统稳定特性角度，提出双馈风机特性仿真的主要指标为：
1)风机对系统的无功支撑能力；
2)风机励磁无功调节系统响应特性。
对模型中各个参数分别进行灵敏度计算后，根据不同参数对仿真曲线结果的影响程度及上述指标对各参数进行分析可知：改变K Qi、K Vi、K PV三个参数可以改变无功功率在故障清除后恢复的动态过程，改变风机无功的波动幅度及响应速度，对故障期间无功出力没有影响。XI QMAX、x”则决定了故障期间发电机的无功支撑能力，显著影响了无功出力的极值。XI QMAX控制了无功功率控制信号E’’qcmd 的上限值V term+XI QMAX的大小，在机端电压V term恒定时，XI QMAX决定了发电机在
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
文件编号：RHD-QB-K4609 （解决方案范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 风电并网对电力系统的影响及改善措施标准版 本
风电并网对电力系统的影响及改善 措施标准版本 操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 [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
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。
ICS 备案号: DL 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-200x 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System (征求意见稿) 200x-xx-xx发布200x-xx-xx实施中华人民共和国国家发展和改革委员会发布
DL/T —20 中华人民共和国电力行业标准 P DL/Txxxx-2QQx 风电并网技术标准 Regulations for Wind Power Connecting to the System 主编单位:中国电力工程顾问集团公司 批准部门:中华人民共和国国家能源局 批准文号:
前言 根据国家能源局文件国能电力「2009]167号《国家能源局关于委托开展风电并网技术标准编制工作的函》，编制风电并网技术标准。《风电场接入电力系统技术规定》GB/Z 19963- 2005于2005年发布实施，对接入我国电力系统的风电场提出了技术要求。该规定主要考虑了我国风电尚处于发展初期，风电机组制造产业处于起步阶段，风电在电力系统中所占的比例较小，接入比较分散的实际情况，对风电场的技术要求较低。根据我国风电发展的实际情况，各地区风电装机规模和建设进度不断加快，风电在电网中的比重不断提高，原有规定已不能适应需要。为解决大规模风电的并网问题，在风电大规模发展的情况下实现风电与电网的协调发展，特编制本标准。 本标准土要针对大规模风电场接入电网提出技术要求，由风电场技术规定、风电机组技术规定组成。 本标准由国家能源局提出并归口。 本标准主编单位:中国电力工程顾问集团公司 参编单位:中国电力科学研究院 本标准主要起草人：徐小东宋漩坤张琳郭佳李炜李冰寒韩晓琪饶建业佘晓平
风电并网对电网影响浅析 [摘要]介绍了风电场常用的风力发电机型，总结了目前风电对电网运行影响分析方法及初步结论，提出了改进建议。 [关键词]风力机；电能质量；风电并网； 近年来，特别是《可再生能源法》实施以来，中国的风电产业和风电市场发展十分迅速， 2007 年新增装机容量340万千瓦，累计装机容量达到604万千瓦，超过丹麦，成为世界第五风电大国，07年装机仅次于美国和西班牙，超过德国和印度，成为世界上最主要的风电市场之一。 风电场出力的主要特点是随机性、间歇性及不可控性，主要随风俗变化。因此，风电并网运行给电网带来诸多不利影响。随着风电场的容量越来越大，对系统的影响也越来越明显，研究风电并网对系统的影响已成为重要课题，本文将就风电并网研究中的一些问题进行浅述。 1 风力机主要形式 分析风电并网的影响，首先要考虑风力发电机类型的不同。不同风电机组工作原理、数学模型都不相同，因此，分析方法也有差异。目前国内风电场选用机组主要有3种： 1.1异步风力发电机 目前是我国主力机型，国内已运行风电场大部分机组是异步风力发电机。主要特点是结构简单，运行可靠，此种发电机为定速恒频机组，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机率比较小，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。为满足电网对风电场功率因素的要求，采用在机端并联补偿电容器的方法，其补偿策略是异步发电机配有若干组固定容量电容器。由于风速大小随机变化，驱动异步发电机的风机不可能经常在额定风速下运转。 1.2双馈异步风力发电机 兆瓦级风力发电机普遍采用双馈异步发电机形式，是目前世界主力机型，该机型称为变速恒频发电系统。由于风力机变速运行，其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C p得到优化，获得高的系统效率;可以实现发电机较平滑的电功率输出;与电网连接简单，发电机本身不需要另外附加的无功补偿设备，可实现功率因素一定范围内的调节，例如从0 .95领先到0 .95滞后范围内，因而具有调节无功功率出力的能力。 1.3直驱式交流永磁同步发电机 从大型风电机组实际运行经验中，齿轮箱是故障率较高部件。采用无齿轮箱结构则避免了这种故障的出现，可以大大提高风电机组的可利用率、可靠性，降低风电机组载荷，提高风力机组寿命。该机组采用直接驱动永磁式同步发电机，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。 2、风电并网对电网影响分析方法 由于风速变化是随机的，因此风电场出力也是随机的，风电本身这种特点使其容量可信度低，给电网有功、无功平衡调度带来困难。 在风电容量比较高的电网中，可能产生电能质量问题，例如电压
风力发电工程 序号专用标准名称标准编号备注 一综合管理 1 风力发电工程质量监督检查大纲国能安全[2016]102号2016-04-05实施 2 风力发电工程建设监理规范NB/T 31084-2016 2016-06-01实施 3 风力发电工程施工组织设计规范DL/T 5384-2007 4 风电场工程劳动安全与工业卫生验收规范NB/T 31073-20152015-09-01实施 5 风力发电企业科技文件归档与整理规范NB/T 31021-2012 二社会监督 1 电力业务许可证管理规定国家电监会令第9号2005-10-13实施 关于印发风电场工程竣工验收管理暂行办法和风电场项目后评 2 国能新能[2012]310号 价管理暂行办法的通知 三消防工程 1 风力发电机组消防系统技术规程CECS 391:20142015-05-01实施四风电工程专用标准 1 设计标准 风电场工程勘察设计收费标准NB/T 31007-2011 风电场工程可行性研究报告设计概算经编制办法及计算标准FD 001-2007 风电场工程等级划分及安全标准（试行）FD 002-2007 风电机组地基基础设计规定（试行）FD 003-2007 风电场工程概算定额FD 004-2007 风力发电场设计规范GB 51096-20152015-11-01实施风力发电厂设计技术规范DL/T 5383-2007 风电场设计防火规范NB 31089-20162016-06-01实施风力发电机组雷电防护系统技术规范NB/T 31039-2012 风电机组低电压穿越能力测试规程NB/T 31051-2014 风电机组电网适应性测试规程NB/T 31054-2014 风力发电机组接地技术规范NB/T 31056-2014 风力发电场集电系统过电压保护技术规范NB/T 31057-2014
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。
风电并网对电网影响因素分析及解决措施 发表时间：2018-11-02T17:24:59.847Z 来源：《知识-力量》2018年12月上作者：李祥 [导读] 随着科技的不断发展，风电技术日臻成熟，智能电网建设的普及度显著提升，未来风电技术将会在电网中承担更重要的角色。风力电场的不断推广及对电力网络的逐步渗透，对现代电力系统产生了显著影响。由此可见，对风电并网的影响和相关策略研究具备现实意义。关键词 （太原理工大学，山西太原 030001） 摘要：随着科技的不断发展，风电技术日臻成熟，智能电网建设的普及度显著提升，未来风电技术将会在电网中承担更重要的角色。风力电场的不断推广及对电力网络的逐步渗透，对现代电力系统产生了显著影响。由此可见，对风电并网的影响和相关策略研究具备现实意义。 关键词：风电并网；电压；影响 1.风力发电发展概况 在风力发电技术不断完善和成熟的前提下，风电并网成为了发展的重要趋势，而随着风电场在电力系统的作用不断提升，与并网后系统稳定性、电压波动和闪变、谐波等相关的研究不断增多。风电并网的自然属性较强，相比于其他常规类型的电源并网有很大的差异性，尤其是大型风电场并入电力系统后，对电力系统的正常运转而言是一个重大挑战，高水平风电背景下，原有电力系统的运作方式也将受到挑战。近些年来，随着变速恒频风力发电技术的不断发展和成熟，风力发电技术逐步取代了传统发电技术成为了主流。 现阶段，世界范围内对风电并网技术的关注度显著提升，主要表现在以下几个方面：系统应用方面的风电功率预测，风电波动性对系统工作的影响，风电应用后的电能质量问题，风电动态运作的特性问题，风电无功电压和参与电网的电压控制问题等。 2.风电并网对电网的影响因素 2.1对电网频率的影响 风速是一项不可控的因素，而风速的不稳定性也决定了风力的随机性。风电并网后可能会出现电源稳定性差的问题，并网后可能出现的问题也是难以预测的，需要提前对相关问题做好防范。系统中的风电容量处于较大比重时，如果出现了功率的随机性波动，将会对系统电量和功率的稳定性产生影响，不利于电力资源的质量控制，甚至导致敏感符合单元的非正常运转。因此，风电并网后，电网的其他常规机组必须保持较高的响应能力，及时进行跟进调节，防止出现频率和电量的较大波动。风电并网具备很大的不稳定性，一旦出现了停风或风速过大等突发情况，将会导致电网的频率不稳定，尤其是电网中的风电比重较高时，会威胁系统的输出稳定性。电力系统运作要保持频率稳定性，基本原则为失去了风电后，电网频率要保持高于最低频率允许值状态。为消除风力发电不稳定性导致的系统电力频率不稳，可以采用优化调度运行和提高系统备用电容量的方式加以解决。如果电力系统之间的联系紧密，频率问题基本上不会导致显著影响。 2.2对电网电压的影响 风速大小会对风力发电的状况产生显著影响，此外，风力资源的分布也存在很大的差异性，风电场大多建立在山区或者相对偏僻的地区，网络结构薄弱，风电场的运行势必会对正常系统的功能尤其是电压稳定性产生影响。此外，风力发电机采用的是感应发电，风电并网对于电网而言也是无功负荷的状态。为了防止出现极端情况导致风力发电输出丧失，每台风力发电机都要配备无功补偿装置。现阶段，最常见的无功补偿设备为分组投切电容器，根据异步发电机在额定功率下的因数进行设计。风电并网后，风力发电对电网电压的影响可以分为波形畸变、快电压波形和电压不平衡等。 2.3对电网稳定性的影响 风电并网后，最大的问题是电网的电压稳定性受到影响。主要由以下几方面导致：1.电容器补偿是最常见的无功补偿方式，接入电压量和补偿量之间存在正相关性，随着系统电压的降低，无功补偿量下降，而风电场对电网的无功需求则随之增加，导致电压水平进一步不稳定，从而诱发风机停止工作，严重可出现电力系统瘫痪。2.故障后，未出现功角失稳时，风电机组为保护自身而停机，风电场的输出减少或完全丧失，系统失去了无功负荷，电压水平相对偏高，风电场的母线电压超出最高警戒指标。3.故障未及时切除，导致电压稳定性不足。4.风电场出力过高，降低电网的安全阈值，容易出现系统崩溃，电压失衡。 3.风电并网对电网影响的解决措施 3.1确定风电场最大接入容量 风电场与电网的最大接入容量指标与自身的无功补偿状态和运行特性等密切相关，此外，还要考虑电压等级、负荷情况和电网结构等因素的影响。 (1)系统的网络结构 保持系统电压负荷不变的情况下，网络连接的紧密性直接影响风电最大接入容量。选择不同的接入点，将会导致风电场的最大接入容量存在很大差异性。 (2)常规机组的旋转备用水平 为满足风电最大接入容量增加的配备要求，可提升常会机电组的设备旋转水平。 (3)风电场与电网的联结方式 风电场和电网联合将直接影响电压分布节点和潮流，从而直接改变最大接入容量。 (4)风电机组的类型 恒速恒频发电机形成的风电场自身不具备无功补偿，必须配备外接的补偿装置，无形中增加了电力系统的负担，会导致最大接入容量受到直接影响。变速恒频的风电机组形成的风电场，可以对风电机组的状况进行适当调节，从而达到提升最大接入容量的目的。 3.2制定风电场的无功补偿方案 (1)基于异步机组的无功控制 在具体运行的过程中，风电场会议更高功率运转，这对解决风电场可能存在的突发状况有重要意义，满足了无功需求下风电场保持基功率的要求，同时也降低了由于风电场减少或完全消失对电网稳定性和输出电压产生的影响。为解决相关问题可以采用配备专门电容器组的方式，或者采用SVC系统改善电能质量，该系统相比于传统的设备能够提供更加稳定的功率因素和电压支援，从而提升系统的稳定性。
国家相关标准 风力发电机组功率特性测试 主要依照IEC61400-12-1:2005风电机组功率特性测试是目前唯一一个正式版本电流互感器级别应满足IEC 60044-1 电压互感器级别应满足IEC 60186 功率变送器准确度应满足GB/T 13850-1998要求，级别为0.5级或更高 IEC 61400-12-1 功率曲线 IEC 61400-12-1 带有场地标定的功率曲线 IEC 61400-12-2 机舱功率曲线 IEC 61400-12 新旧版本区别 对于垂直轴风电机组，气象桅杆的位置不同 改变了周围区域的环境要求 改变了障碍物和临近风电机组影响的估算方法 使用具有余弦相应的风速计 根据场地条件将风速计分为A、B、S三个等级 根据高风速切入和并网信号可以得到两条功率曲线 风速计校准要符合MEASNET规定 风速计需要分级 电网频率偏差不超过2HZ 场地标定只能通过测量，不能用数值模拟 场地标定的每一扇区分段至少为10° 可以同步校准风速计 改进了对风速计安装的描述 通过计算确定横杆长度 增加针对小型风机的额外章节 MEASNET标准和旧版IEC61400-12标准区别 使用全部可用的测量扇区，否则在报告中说明 不允许使用数值场地标定 场地标定更详细的描述，包括不确定度分析 只允许将风速计置于顶部 风速计的校准必须符合MEASNET准则 不使用AEP不完整标准 轮毂高度、风轮直径、桨角只能通过测量来判定，不能按照制造商提供的判定报告中必须提供全方位的照片 IEC61400-12-1：Power performance measurement for electricity producing wind turbine(2005)风电机组功率特性测试 可选择：场地标定 IEC61400-12-2：Power curve verification of individual wind turbine,单台风电机组功率曲线验证（未完成）
风力发电并网技术及电能质量控制策略 发表时间：2018-08-20T17:02:21.880Z 来源：《红地产》2017年8月作者：熊毅 [导读] 随着我国科学技术的发展，社会的进步，加上矿物资源越来越贫乏， 随着风力发电技术的不断发展，已经从过去的小型风力发电机独立运行发展为大型发电机组并网运行，也就是常说的风力发电场并网运行。采用这种运行方式以后，不但提高了对风力的利用率，还在电能供给方面做出了卓越的成绩。在电能的质量控制面，因为风力发电并网技术的实行，使电能质量控制达到了良的效果，从而在根本上改变了人们的用电状况，为人们的工作和生活增添了一份助力。 1 风力发电的原理和技术 空旷的原野和辽阔的海面是风能的优质资源，风力发电是利用大自然中的空气以一定速度流动所产生的风能驱动风车的叶片旋转，将此旋转运动在增速机中转速提升，在由此产生的力矩带动下，发电机组中的导体通过切割磁力线产生感应电动势，外接闭合回路在导体中会有电流产生，实现风能向电能的转换。依据目前的风车技术，只要风速大于 3 米 / 秒便可以产生电能，实现发电目的。 风力发电机一般有风轮、偏航装置、发电机组、塔架、限速安全机构和储能用蓄电池等部件构成。风轮是由，个或、个叶片组成的集风装置，它的作用是采集风的动能转变为风轮旋转的机械能。风轮后面的调向器也叫尾舵，它的功能是控制风轮的迎风方向，使风轮随时面对风向，最大限度地获取风能。限速安全机构的作用是对风轮的转速予以一定的限制，使之在规定的范围内保持相对稳定，起到保证风力发电机限速平稳运行的作用。塔架则是机组的承载和风轮的支撑机构。 由于自然界的风速极不稳定，其很强的随机性和间歇性致使风力发电机的输出功率也极不稳定，高峰和低谷落差甚大，所以，风力发电机发出的电能不能直接用在电负载上，而是先用铅酸蓄电池储存起来，以保持风力发电系统持续稳定的供电运行状态。 2 风力发电并网技术 风电并网技术，是发电机输出电压，在频率、幅值和相位以上及电网系统电压是一致的。而随着风电机组容量的逐渐增大，风电电力并网的时候对电网的冲击也随之增大，因此选择科学的风电并网技术是十分必要的。 2.1 同步风力发电机组并网技术 同步发电机在运行的过程当中，一方面要输出有功功率，而另一方面则需提供无功功率，此外还需周波稳定及质量高，所以被广泛采用。然而怎么将这项技术与风电机组的并网结合起来也是一个问题，通常因风速不稳定等因素造成了转子转矩的不稳定，在并网的时候调速的性能不能达到精度要求，若不采取有效的控制，就会出现无功振荡或失步的问题。特别是重载情况，结果可能会更加的严重。但是近些年，随着科学技术不断提高，新型的电力电子技术能够在一定的程度上处理好这个问题，例如说一些变频装置。所以同步风力发电机组并网技术应当给予足够重视。 2.2 异步风力发电机组并网技术 与同步风电机组并网技术不同，异步风电机运行的过程当中，其主要凭借转差率调整负荷，因此调速的精度要求较低，也不需要同步设备与整步操作，只需要在其转速接近同步转速的时候，就能够轻松的并网。风电机组配用异步发电机，优点就在这项技术控制装置相对较为简单，在并网之后无振荡与失步问题，并且运行稳定及可靠。而缺点是直接并网可能会造成大冲击电流出现，降低电压，从而对系统运行的安全造成一定影响，系统的本身没有无功功率，其需要进行无功补偿。若不稳定系统频率太低的话，就会使电流剧增及电压过载。因此，对异步风电机组要进行严格的监视，并采取有效的措施，才能够保证发电机组的安全运行。 3 电能质量控制策略 3.1 改善电能质量 电能质量就是电力系统中电能的质量，理想的电能应该是美对称的正弦波，但有些因素会使波形偏离对称正弦，由此便产生了电能质量问题。很多城市的电能质量较低，对人们的生活和工作产生了很大的影响，因此必须改善电能质量。主要方法为：首先可以改善电功率因数，使无功就地平衡，但要注意的是，一定要合理选择供电半径。其次要合理选择供电系统线路的导线截面，但要注意合理配置变电与配电设备，防止其过负荷运行。第三要适当设置调压措施，例如串联补偿、变压器加装有载调压装置、装同期调试相机或者静电电容器等。以上三种措施，在实际的用中对电能质量的改善具有良好的效果，可以大力推广。同时，我们要注意及时对百姓的用电情况进行调查，找出不足之处，以便于对电能质量及时进行改善。 3.2 提高电能质量 电能质量的高低影响着人们的日常生活和工作，因此在改善电能质量的基础上，必须有所提高。很多城市的电能质量虽然得了改善，但还是没有办法满足人们的需求，因此，提高电能质量成为了人们的迫切要求，对于科研人员来说也是一项重要的任务。要想提高电能质量，首先要找出供电电压超过允许偏差的原因，经过大量的调查和研究，我们发现原因主要有三点，一是冲击性负荷、非对称性负荷的影响；二是调压措施缺乏或使用不当；三是线路过负荷运行。根据上述三点原因，使用风力发电并网技术可以有效的提高电能质量，不仅节省了运营成本，而且对风能的利用率也提高了不少。 4 结束语 综上所述，研究风力发电并网技术及电能质量控制策略对确保电网电能质量具有重要的作用。因此要进一步提高风力发电并、网技术及电能质量控制策略，这样才能促进整个电力系统的稳定运行。 参考文献： [1] 常耀华 . 对风力发电并网技术与其电能质量控制策略浅论 [J]. 电子制作 ,2014(01):266. [2] 齐洁 , 常耀华 . 对风力发电并网技术与其电能质量控制策略浅论 [J]. 企业研究 ,2014(02):153. [3] 魏巍 , 关乃夫 , 徐冰 . 风力发电并网技术及电能质量控制 [J]. 吉林电力 ,2014,42(05):24-26. [4] 樊裕博 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].科技传播 ,2015,7(21):43-44. [5] 邹金运 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].黑龙江科技信息 ,2015(35):88. [6] 谢鹏 . 风力发电并网技术与电能质量控制 [J]. 科技创新导报 ,2016,13(13):41+70. [7] 路立仁 . 浅析风力发电并网技术及电能控制策略 [J].科技与创新 ,2016(17):134. [8] 张国新 . 风力发电并网技术及电能质量控制策略 [J].电力自动化设备 ,2009,29(06):130-133.
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
风电波动对电网影响规律剖析 1引言 风电场输出功率具有波动性、间歇性，为确保电网稳定、安全运行，电网需要留有足够的旋转备用来完成系统对波动能源的调节。电网可接纳风电容量主要取决于区域电网所具备的调峰、调频能力，考虑到风力发电输出功率的变化速率较快，区域电网的AGC调节速率就显得尤为重要。我国的电网结构中，火力发电占据发电容量的份额最大，但火电机组调节速率较慢，不能有效得对风电进行快速调节。与之相比，水电机组具有容量大，调节速率快的特点，但在电网中所占容量较小并且分布不平均，并且其建设和运行都受到了自然客观条件的限制，以上原因导致了我国各地电网的接入风力发电的能力不尽相同，换言之，风电波动对不同的电网结构带来的影响也不尽相同。风电波动对电网带来的影响主要受三方面的因素制约：风电场输出功率的特性，地区电网的实际情况以及储能补偿设备的特性。 2典型电网调频能力分析 选取湖北、上海、吉林等我国几个负荷较大、电网调节能力较强的省区电网为案例，进行了研究。湖北省电网的大致情况为：全省AGC机组总可调容量1325MW 中，水电机组AGC可调容量为235MW，占17.7%，平均调节速率达21MW/min;火电机组AGC 可调容量为1090MW，占82.3%，平均AGC调节速率仅为5.3MW/min。因此总共的调节能力为26.3MW/min。 上海地区电网的大致情况为：目前上海电网实际的AGC调节速率仅仅为额定调节速率的1/3左右，即最大调频能力为50——60MW/min。因此，就目前上海电网的调频能力而言，在夏季高峰时约有10MW/min的AGC调节裕度，这两个地区都是位于我国的中东部的经济较为发达的地区，对能源有着巨大的需求，并且电网的容量较大，调节能力强。 吉林省电网的大致情况为：截至2008年底，吉林省内网省调总装机容量为13034MW，其中东北网调直调水电3238MW 。吉林省直调大部分为火电机组，总容量9796MW，其中火电机组7873MW;水电机组仅为285.7MW，风电机组764.3MW，生物发电机组42MW。
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