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
风电接入电网技术规定(通用 版) Safety management refers to ensuring the smooth and effective progress of social and economic activities and production on the premise of ensuring social and personal safety. ( 安全管理) 单位：_______________________ 部门：_______________________ 日期：_______________________ 本文档文字可以自由修改
风电接入电网技术规定(通用版) 1.1基本要求 风电场具有功功率调节能力，并能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。为了实现对风电场有功功率的控制，风电场需安装有功功率控制系统，能够接收并自动执行调度部门远方发送的有功出力控制信号，确保风电场最大输出功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值。 1.2最大功率变化率 风电场应限制输出功率的变化率。最大功率变化率包括 1min功率变化率和10min功率变化率，具体限值可参照表1。 表1风电场最大功率变化率推荐值
风电场装机容量(MW) 10min最大变化量(MW) 1min最大变化量(MW) 150 100 30 在风电场并网以及风速增长过程中，风电场功率变化率应当满足此要求。这也适用于风电场的正常停机，但可以接受因风速降低（或超出最大风速）而引起的超出最大变化率的情况。风电场最大功率变化率的确定也可根据风电场所接入系统的状况、其他电源的调节特性、风电机组运行特性等，由电网运营企业和风电场开发运营企业共同确定。 1.3紧急控制 在电网紧急情况下，风电场应根据电网调度部门的指令来控制其输出的有功功率，并保证风电场有功控制系统的快速性和可靠性。
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。
由于风能具有随机性、间歇性、不稳 定性的特点,当风电装机容量占总电网容量的比例较大时会对电网的稳定和安全运行带来冲击。本文针对这一问题,阐述了大规模风电并网后对电力系统稳定性、电能质量、发电计划与调度、系统备用容量等方面的影响。并对风电的经济性进行了分析。 风电并网对电网影响主要表现为以下几方面： 1.电压闪变 风力发电机组大多采用软并网方式，但是在启动时仍然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。已有的研究成果表明，闪变对并网点的短路电流水平和电网的阻抗比(也有说是阻抗角)十分敏感。 2.谐波污染 风电给系统带来谐波的途径主要有两种：一种是风力发电机本身配备的电力电子装置，可能带来谐波问题。对于直接和电网相连的恒速风力发电机，软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连，因此会产生一定的谐波，不过因为过程很短，发生的次数也不多，通常可以忽略。但是对于变速风力发电机则不然，因为变速风力发电机通过整流和逆变装置接入系统，如果电力电子装置的切换频率恰好在产生谐波的范围内，则会产生很严重的谐波问题，不过随着电力电子器件的不断改进，这一问题也在逐步得到解决。另一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振，在实际运行中，曾经观测到在风电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。与电压闪变问题相比，风电并网带来的谐波问题不是很严重。 3.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。
风电场接入电网技术规定 1、风电场有功功率 1.1 基本要求 风电场具有功功率调节能力，并能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。为了实现对风电场有功功率的控制，风电场需安装有功功率控制系统，能够接收并自动执行调度部门远方发送的有功出力控制信号，确保风电场最大输出功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值。 1.2 最大功率变化率 风电场应限制输出功率的变化率。最大功率变化率包括1min功率变化率和10min功率变化率，具体限值可参照表1。 表1 风电场最大功率变化率推荐值 在风电场并网以及风速增长过程中，风电场功率变化率应当满足此要求。这也适用于风电场的正常停机，但可以接受因风速降低（或超出最大风速）而引起的超出最大变化率的情况。风电场最大功率变化率的确定也可根据风电场所接入系统的状况、其他电源的调节特性、风电机组运行特性等，由电网运营企业和风电场开发运营企业共同确定。 1.3 紧急控制 在电网紧急情况下，风电场应根据电网调度部门的指令来控制其输出的有功功率，并保证风电场有功控制系统的快速性和可靠性。 a) 电网故障或特殊运行方式下要求降低风电场有功功率，以防止输电设备
发生过载，确保电力系统稳定性。 b) 当电网频率高于50.5Hz时，依据电网调度部门指令降低风电场有功功率，严重情况下可以切除整个风电场。 c) 在事故情况下，若风电场的运行危及电网安全稳定，电网调度部门有权暂时将风电场解列。事故处理完毕，电网恢复正常运行状态后，应尽快恢复风电场的并网运行。 2、风电场无功功率 2.1 无功电源 a) 风电场应具备协调控制机组和无功补偿装置的能力，能够自动快速调整无功总功率。风电场的无功电源包括风电机组和风电场的无功补偿装置。首先充分利用风电机组的无功容量及其调节能力，仅靠风电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要的，在风电场集中加装无功补偿装置。 b) 风电场无功补偿装置能够实现动态的连续调节以控制并网点电压，其调节速度应能满足电网电压调节的要求。 2.2 无功容量 a) 风电场在任何运行方式下，应保证其无功功率有一定的调节容量，该容量为风电场额定运行时功率因数0.98（超前）～0.98（滞后）所确定的无功功率容量范围，风电场的无功功率能实现动态连续调节，保证风电场具有在系统事故情况下能够调节并网点电压恢复至正常水平的足够无功容量。 b) 百万千瓦级及以上风电基地，其单个风电场无功功率调节容量为风电场额定运行时功率因数0.97（超前）～0.97（滞后）所确定的无功功率容量范围。 c) 通过风电汇集升压站接入公共电网的风电场，其配置的容性无功补偿容量能够补偿风电场满发时送出线路上的无功损耗；其配置的感性无功补偿容量能够补偿风电场空载时送出线路上的充电无功功率。 d) 风电场无功容量范围在满足上述要求下可结合每个风电场实际接入情况通过风电场接入电网专题研究来确定。 3、风电场电压范围
风电接入对电力系统的影响及控制措施 互联网环境下，电力网络日趋复杂，使电网维护和管理难度增加，很容易出现电网瘫痪情况，造成严重的经济损失。在电力系统中接入风电，能够减少停电损失和故障发生率，使电力网络管理效率得到明显提升。文章简要论述风电场特点及风力发电机组故障情况，分析风电接入对电力系统的影响，提出具体控制方法。 标签：风电接入；电力系统；保护装置 前言： 风力发电属于可再生能源发电技术，应用日益普遍。风力资源丰富，但开发难度大。一些地区虽然适合风电大规模开发，但都处于电网末端，网架结构简单，一旦把风电接入电网，不仅影响电能质量、继电保护等，还会导致电网稳定性差。明确风电接入对电力系统的影响，采取专业技术手段加以控制，优化电力系统性能，为客户提供优质电力服务。 1风电场及风力发电机组故障 1.1风电场特点 风能具备随机性和不可控性，也不能够存储，很难像常规火电厂一样，通过调节汽轮机汽门，对出力进行有效控制，故而，风电机组发出的电能具备波动性和随机性特征。因风能具备不可控特征，无法依据负荷调度风力发电，使调度难度增加。当前，风电机组以异步发电机为主，尽管把无功补偿电容器组装设在机端出口，有功功率输出过程中，发电机会以系统为载体，对无功功率进行吸收，而无功需求受有功输出变化影响。 1.2风力发电机组故障特征 风力发电机组应用时间并不是很长，尚存在诸多技术桎梏，其故障特征主要表现在以下方面。具体而言，将控制技术和运行特征作为划分依据，可把风力发电机细分为变速恒频和衡速衡频两类。前者有双馈式风力发电机、永磁直驱式风力发电机等，后者则以鼠笼式感应风力发电机为主[1]。在风电故障点、接入点位置已知，且保持不变时，短路电流会受接入的风电机组类型影响，表明不同类型风电机组故障特征存在差异。 2风电接入对电力系统的影响 在电力系统中接入风电，会对继电保护产生影响，还容易干扰电网稳定性、电能质量等，甚至影响电流保护。具体如下：
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
管理制度参考范本 参考-风电接入电网技术规定 撰写人：__________________ 部门：__________________ 时间：__________________
1.1基本要求风电场具有功功率调节能力，并能根据电网调度部 门指令控制其有功功率输出。为了实现对风电场有功功率的控制，风 电场需安装有功功率控制系统，能够接收并自动执行调度部门远方发 送的有功出力控制信号，确保风电场最大输出功率及功率变化率不超 过电网调度部门的给定值。1.2最大功率变化率风电场应限制输出功 率的变化率。最大功率变化率包括1min功率变化率和10min功率变化率，具体限值可参照表1。表1风电场最大功率变化率推荐值风电场装机容量(MW)10min最大变化量(MW)1min最大变化量(MW)3020630-150装机容量/1.5装机容量/515010030在风电场并网以 及风速增长过程中，风电场功率变化率应当满足此要求。这也适用于 风电场的正常停机，但可以接受因风速降低（或超出最大风速）而引 起的超出最大变化率的情况。风电场最大功率变化率的确定也可根据 风电场所接入系统的状况、其他电源的调节特性、风电机组运行特性等，由电网运营企业和风电场开发运营企业共同确定。1.3紧急控制在电网紧急情况下，风电场应根据电网调度部门的指令来控制其输出的 有功功率，并保证风电场有功控制系统的快速性和可靠性。a)电网故 障或特殊运行方式下要求降低风电场有功功率，以防止输电设备发生 过载，确保电力系统稳定性。b)当电网频率高于50.5Hz时，依据电网 调度部门指令降低风电场有功功率，严重情况下可以切除整个风电场。 c)在事故情况下，若风电场的运行危及电网安全稳定，电网调度部门 有权暂时将风电场解列。事故处理完毕，电网恢复正常运行状态后， 应尽快恢复风电场的并网运行。、风电场无功功率2.1无功电源a)风
大规模风电接入对电网的影响分析 发表时间：2019-03-12T10:53:52.117Z 来源：《电力设备》2018年第27期作者：贾成鹏 [导读] 摘要：近年来，科技的发展呈现出日新月异的态势，在这样的趋势之下，人们对于电力资源的需求也在不断地增加。 (华电国际宁夏新能源发电有限公司宁夏银川 750000) 摘要：近年来，科技的发展呈现出日新月异的态势，在这样的趋势之下，人们对于电力资源的需求也在不断地增加。但是，自然资源的有限性与人需求的无限性是相互对立的，在人们对自然资源的不断索取的情况下，自然环境进一步恶化，自然资源也在不断的减少。面对着这样的情况，人们开始寻找新的资源，这时候，可再生能源走入了人们的视线，人们开始越发重视可再生能源的开发与利用。对大规模风电接入情况下对电网的影响进行了分析，通过建模仿真验证了大规模风电对电网方面的影响，并提出改善措施，以期对大规模风电接入下的电网优化提供参考。 关键词：风力发电；电力系统；影响；对策 引言 近年来，世界各国大力发展清洁能源，实施可持续发展战略，取得较为显著的成效。在众多可再生能源中，风能的污染性最小，应用成本低，风力发电技术也较为成熟，在新能源发电领域得到了普遍应用。早期风力发电应用规模相对较小，对电网来说基本不会造成不良的影响，现在大规模风电接入，给电网带来许多问题，对这些问题进行分析研究具有很高的理论和实践价值。 1、概述 能源是社会发展的重要物质基础。人类从远古到现代几乎所有文明的重大进步都伴随着能源的重大改革，从薪柴到化石能源再到新能源无不伴随着生产力的巨大飞跃。能源作为现代化的动力，影响广泛，每一次世界能源危机，都会引发世界范围的经济动荡，甚至战争。由于传统的能源大多不可再生且高污染、高耗能，这使得全球的环境正在逐步恶化，直接威胁着人类的生存。于是在这样的大背景下，风能、太阳能、潮汐能、地热能、生物质能等这些可再生的、环境友好的清洁能源成为未来能源的发展方向。随着《中华人民共和国可再生能源法》的颁布，国家将可再生清洁能源的开发作为能源发展战略优先开展。风能资源是清洁的可再生能源，分布广泛且储量丰富，据全球风能协会统计截止到2016年我国风电累计装机容量达到1.6869×108kW，牢牢占据世界第一位。风能由于其无污染、可再生且具有规模化开发的潜质，今后它在电力系统中的比重还会持续增加，利用风能来发电不但节约了燃料成本还间接的为环境保护做出了贡献。但是风能是一种间歇性的能源，由于自然风的不确定性造成风电场的功率输出也有很大的不确定性，这是风力发电机组与传统的火电机组最大的区别。随着电力系统中风电渗透率的增加，风电机组与常规火电机组的这种区别给电力系统的安全稳定运行以及经济调度带来了新的挑战和要求。随着风电技术的不断成熟，无论是风机的单机容量还是风电场的总装机容量都有了很大的提高。目前在世界范围内，建设风电场所用的主流风机容量一般在0.6MW～2.5MW，但已有国家制造出容量为6MW的风力发电机，可见以后能建造出更大的风电基地，大规模风电集中并网已经是大势所趋。大规模风电并网引起的稳定性问题一直以来就是风电并网研究的一个热点，当电力系统风电装机容量过大时，风电场本身也可能是一个扰动源。自然风具有随机变化的特性，而风机的功率输出与风速的立方成正比[5]，所以风机的功率输出也是随机变化的。由于风电场并网运行具有这样的不确定性，因此，有必要对风电并网后电力系统的稳定性进行分析，为大规模风电合理并网提供理论准备和技术支持。 2、风力发电的特性 传统的煤电，具有高污染，高能耗的特点，与现代的环保理念相冲突，不能实现现代社会高质量发展的需求。风力发电，是一种低污染、高环保的新型清洁能源，国家在风力发电行业进行了大力投入和支持，是未来新能源发展的主力军，它接入电网是必须的，也是发展的必然趋势。风力发电，就是利用风的动力，带动风车叶片的旋转运动，通过叶片旋转的传输设备来推动发电机进行发电。从这个特性可以看出，风力的大小是决定风力发电量多少的决定性因素。风，是因为空气的流动产生，但是空气的流动具有不确定性，因此，风也是一个时时变化的动态产物。风的变化，包括风向、风速的变化，风的随机性变化，导致风力发电的输出功率是不可控制的，输出电量的峰值、时间间隔都是随机变化的，由于风力发电这些不可控的随机性，促使我们在做大规模风电接入对电网时，必须充分考虑风力发电电能的不稳定，峰值的间歇性，科学做好电力传输网络。 3、大规模风电接入对电网的影响 伴随着国际上风力资源的开发和利用风力发电的发展热潮，国内外大规模风电建设规模逐渐增大，但面临的问题也非常严峻，对电网的影响也越来越突出，主要有4个方面。（1）电网方面。异步电机缺少独立的励磁装置，而异步电机广泛用于风力发电机的制造，这就导致发电机在并网时会产生一个冲击电流，其电流强度可达额定电流的数倍，持续时间一般为零点几秒，之后发电机才能转入稳定状态。对于大容量的地区电网来说，在风力发电机组接入时，瞬时冲击电流不会对发电机及电网的运行造成明显的影响，但对于容量比较小的电网来说，其影响就比较突出，容易导致电网电压大幅度下降，进而对连接在同一电网上的其他电气设备产生影响。（2）电压方面。在大规模风电场并网运行时，如果端电压升高或降低，会导致电网侧无功功率发生变化，这种现象容易造成电网局部发生电压失稳，导致电网出现电压波动、闪变、失衡、波形畸变等问题，从而影响电网的电压质量和稳定性。根据国内外大规模风电场并网运行情况来看，在大规模大规模风电接入电网的情况下更容易出现上述问题。（3）电能质量方面。风能具有很强的不确定性，这使得风力发电具有显著的波动性，对电网的电能质量产生影响，电压闪变和电压波动是最为主要的影响。导致电压闪变的几种主要因素有大规模风电机组的启动、退出、发电机切换、风速的紊流、风机的塔影效应等。另外，大规模风电接入点短路容量、网络阻抗角等因素，对电能质量也会带来极大的影响。（4）电网稳定性方面。大规模风电对电网稳定性的影响主要有2方面：一是由于风速本身具有不稳定性和随机性，导致大规模风电场出力随时间变化，不能很好地预测，如果大规模风电场出力太高，会降低电网的电压安全裕度，甚至导致电压崩溃；二是在相对薄弱的电网中，当大规模风电场投入功率过高时，电网会出现稳定性降低的情况。 4、大规模风电接入下的电网改善措施 (1)持续加大风力资源查询工作;为了避开风力发电中所遇到的多种不稳定因素以及由于恶劣的环境而导致机组的亚状态运行等问题，风能资源的普查工作必须得到更大力度的开展。这可以从不同地区的风电量和气相条件两个方面进行考察，从而保证风能资源的持续性和风力发电电量输出的稳定性。(2)试点低谷电价;如果低谷电价得到推广与实施，可以在很大程度上对电力资源的运用起到促进作用，在欧美日等发达国家，低谷电价已经得到广泛的运用，也证明了低谷电价对风电市场有非常紧密的联系。比如丹麦的风力发电电价就是与其他能源
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。
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。
风电并网对电力系统的影响 发表时间：2017-12-11T17:26:36.300Z 来源：《电力设备》2017年第23期作者：崔强谷岩刘志明[导读] 摘要：由于风速具有波动性和间歇性，风力发电具有较强的不确定性。为了确保电力系统的安全、稳定运行，研究风电并网对电力系统的影响是非常必要的。 （新疆新能源（集团）有限公司 830011） 摘要：由于风速具有波动性和间歇性，风力发电具有较强的不确定性。为了确保电力系统的安全、稳定运行，研究风电并网对电力系统的影响是非常必要的。本文分析了风电并网对电力系统的影响，之后提出了解决问题的措施，以供参考。关键词：风电并网；电力系统；影响；措施 随着现代工业的飞速发展和化石能源的日趋枯竭，能源和环境问题日益严峻，风电作为一种可再生的绿色能源，已成为世界上发展最快的可再生能源。我国风力发电建设进入了一个快速发展的时期，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。随着风电场容量在系统中所占比例的增加，风电场对系统的影响越来越显著。因此，必须深入研究这些影响，确保电力系统的安全、稳定运行。 1 风电并网对电力系统的影响 1.1 风电并网对系统稳定性的影响 一方面，风电并网引起的稳定问题主要是电压稳定问题。风力发电随风速大小等因素而变化，同时由于风能资源分布的限制，风电厂大多建设在电网的末端，网架结构比较薄弱，所以在风电并网运行时必然会影响电网的电压质量和电网的电压稳定性。同时大型风电厂的风力发电机几乎都是异步发电机，在其并网运行时需从电力系统吸收大量无功功率，增加电网的无功负担，有可能导致小型电网的电压失稳。 另一方面，风电并网改变了配电网的功率流向和潮流分布，这是既有的电网在规划和设计时未曾考虑的。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超出安全运行范围，影响系统的稳定性。随着各地风力发电的蓬勃发展，风电场的规模不断扩大，风电装机容量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明显。情况严重时，将会使系统失去动态稳定性，导致整个系统瓦解。 1.2 风电并网对系统运行成本的影响 风力发电的运行成本与火电机组相比很低，甚至可以忽略不计。但是风力发电的波动性和间歇性使风电场的功率输出具有很强的随机性，目前的预报水平难以满足电力系统实际的运行需要。为了保证风电并网后系统运行的可靠性，需要在原有运行方式基础上，额外安排一定容量的旋转备用，以维持电力系统的功率平衡与稳定。可见风电并网对整个电力系统具有双重影响：一方面分担了传统机组的部分负荷，降低了电力系统的燃料成本，另一方面又增加了电力系统的可靠性成本。 1.3 风电并网对电网频率的影响 当风速大于切入风速时，风电机组启动挂网运行；当风速低于切入风速时，风电机组停机并与电网解列。当风速大于切出风速时，为保证安全，风电机组必须停机。因此，受风速变化的影响，风电机组的出力也随时变化，一天内可能有多次启动并网和停机解列。风电场不稳定的功率输出会给电网的运行带来许多问题。如果风电容量在电网总装机容量中所占比例很小，风电功率的注入对电网频率影响甚微。但是，当风电场与其他发电方式的电源组成一个小型的孤立电网时，可能会对孤立系统的频率造成较大影响。随着电网中风力发电装机容量所占的比例逐步提高，大量风电功率的波动增大了系统调频的难度，而系统频率的变化又会对风电机组的运行状态产生影响。 1.4 风电并网对电能质量的影响 风能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，如电压波动和闪变、电压偏差以及谐波等。 电压波动及闪变，源于波动的功率输出。由风速动力特性诱发的有功功率波动取决于当地的风况和湍流强度，频率不定；风电机组输出功率的波动主要由风速快变、塔影效应、风剪切、偏航误差等因素引起，其波动频率与风力机的转速有关。固定转速风电机组引起的闪变问题相对较为严重，某些情况下已经成为制约风电场装机容量的关键因素。风电给系统带来谐波的途径主要有两种：一种是风力发电机本身配备的电力电子装置可能带来谐波问题；另外一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振。电压偏差问题属于电网的稳态问题。大幅度波动的风速引起风电机组出力波动较大，所以风电功率的波动导致电网内某些节点电压偏差超出国家标准规定的限值。 发电机本身产生的谐波是可以忽略的，谐波电流的真正来源是风电机组中的电力电子元件，谐波干扰的程度取决于变流装置以及滤波系统的结构状况，而且与风速大小相关。对于固定转速风电机组，在持续运行过程中没有电力电子元件的参与，几乎不会产生谐波电流。实际需要考虑谐波十扰的是变速恒频风电机组，就是因为运行过程中变速恒频风电机组的变流器始终处于工作状态。 2 改善风电并网影响的措施 2.1 利用静止无功补偿器和超导储能装置改善系统稳定性 静止无功补偿器可以快速平滑地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。将静止无功补偿器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静止无功补偿器补偿的无功功率，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。 具有有功和无功功率综合调节能力的超导储能装置，代表了柔性交流输电系统的新技术方向，将超导储能装置用于风力发电可实现对电压和频率的同时控制。超导储能装置能灵活地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。在风电场出口安装超导储能装置装置可充分利用其综合调节能力，降低风电场输出功率的波动，稳定风电场电压。超导储能装置是一种有源的补偿装置，与静止无功补偿器相比，其无功功率补偿量对接入点电压的依赖程度小，在低电压时补偿效果更好。 2.2 利用源滤波器、动态电压恢复器改善电能质量 源滤波器、动态电压恢复器装置的主要功能是抑制电压波动和闪变。