风电场集风力发电机并网运行

大型风电场运行的特点及并网运行的问题时间：2011-2-25 来源：<电器工业>广东电网公司茂名电白供电局区邓恩思近年来,我国风电已经迈向快速发展的步伐。

按装机总容量计算,我国已经超过意大利和英国,成为世界第6大风电大国。

大规模的风力发电必须要实现并网运行，然而由于风电自身的特点,大规模风电接入会对电网产生负面影响。

由于风力资源分布的限制，风电场大多建设在电网的末梢，网络结构相对薄弱，风电场并网运行必然会影响到电网的电压质量和电压稳定性。

由于风电本身具有不可控、不可调的特征，造成风电出力的随机性和间歇性。

而电网必须按照发、供、用同时完成的规律，连续、安全、可靠、稳定地向客户提供频率、电压合格的优质电力。

风电场并网的研究内容涉及到电能质量、电压稳定性、暂态功角稳定性及频率稳定性等。

本文主要介绍大型风电场并网对电力系统的影响及对策。

一、大型风电场运行的特点1、风能的能量密度小，为了得到相同的发电容量,风力发电机的风轮尺寸比相应的水轮机大几十倍。

2、风能的稳定性差。

风能属于过程性能源,具有随机性、间歇性、不稳定性,风速和风向经常变动,它们对风力发电机的工况影响很大。

为得到较稳定的输出电能,风力发电机必须加装调速、调向和刹车等调节和控制装置。

3、风能不能储存。

对于单机独立运行的风力发电机组,要保证不间断供电,必须配备相应的储能装置。

4、风轮的效率较低。

风轮的理论最大效率为59.3%,实际效率会更低一些,统计显示,水平轴风轮机最大效率通常在20%~50%,垂直轴风轮机最大效率在30%~40%。

5、风电场的分布位置经常偏远。

例如,我国的风电资源虽然比较丰富,但多数集中在西北、华北和东北“三北地区”。

由于风能具有以上特点,使得利用风能发电比用水力发电困难得多。

总之,风电的最大缺点是不稳定,风电系统所发出的电能若直接并入电网将影响局部电网运行的稳定性。

二、大型风力发电场并网运行引起的问题分析风电场接入电网一般有两种方式，一种是传统的并网方式，单个风电场容量均比较小，作为一种分布式电源，分散接入地区配电网络，以就地消纳为主；另一种是在风能资源丰富区域集中开发风电基地，通过输电通道集中外送，如欧美国家规划中的海上风电和我国正在开发的内蒙古、张家口、酒泉和江苏沿海千万千瓦级风电基地。

风力发电并网运行风险分析摘要：新时期新能源发电在电力事业发展中得到推广和应用，风力发电作为新能源典型代表，做好风力发电并网运行工作至关重要。

下面文章对风力发电并网运行风险与风险管理措施展开探讨。

关键词：风力发电；并网运行；运行风险；并网风险引言风力发电作为多微网的主要组成单元，与多个分布式电源、储能装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的多微网协调发电系统，是一个能够按照目标，实现自我控制、保护和管理的自治供电系统。

1风电新能源的基本特点概述风电作为一种新能源，其工作方式是利用相关的设备将风产生的动能转为成为电能，而风能是一种清洁的、可再生的能源，风电近些年来在世界范围内受到各个国家的重视，我国也正在大力开展风电建设。

从世界范围来看，经过相关的计算表明，世界当前可利用的风能资源储量比水力资源高出10倍左右。

我国的风能资源也非常丰富，可以供开发和利用的风能储量超过10亿kW，我国目前风电装机超过2亿kW。

风能是一种具有代表性的无公害、可再生的清洁能源，风电在一些水资源匮乏的地区发挥着重要的作用，例如我国的沿海城市、草原牧区、山地高原等地区，都非常适合使用风力发电的方式提供电力能源。

我国对风电建设也给予了高度的关注，国家通过财政补贴的方式大力支持全国各地开展风电建设，取得了很好的效果，目前我国多个地区已经兴建了许多大型的风电场，对我国的电力能源输送起到了至关重要的作用。

2风力发电并网运行的风险社会发展与进步，风险客观存在，造成损失的概率大小随生产力不断进步在持续改变。

对其分析和研究有着不同的途径和方法，其定义也不尽相同。

不确定性对目标的影响是ISO31000国际标准化组织对“风险”的定义。

事件发生的概率和产生的后果这两个基本要素用来衡量风险的大小。

系统中电力负荷的不确定性、设备的随机故障导致对系统运行准确预测难以实现。

通过对辨识系统失效事件发生的可能性进行电力系统的风险评估，用来分析不同工况下系统各种指标越限的严重程度。

风力发电机并网控制三种方式
链接：/tech/6262.html
风力发电机并网控制三种方式
风力发电机的并网控制直接影响到风力发电机能否向输电网输送电能以及机组是否受到并网时冲击电流的影响。

并网控制装置有软并网，降压运行和整流逆变三种方式。

软并网装置：
异步发电机直接并网时，其冲击电流达到额定电流的6~8倍时，为了减少直接并网时产生的冲击电流及接触器
的投切频率，在风速持续低于启动风速一段时间后，风力发电才与电网解列，在此期间风力发电机处于电动机运行状态，从电网吸收有功功率。

降压运行装置：
软并网装置只在风力发电机启动时运行，而降压运行装置始终运行，控制方法也比较复杂。

该装置在风速低
于风力发电机的启动风速时将风力发电机与电网切断，避免了风力发电机的电动机运行状态。

整流逆变装置：
整流逆便是一种较好的并网方式，它可以对无功功率进行控制，有利于电力系统的安全稳定运行，缺点是造
价高。

随着风电场规模的不断扩大和大功率电力电子设备价格的降低，将来这种并网装置可能会得到广泛的应用。

风电场接入电力系统的方案主要由风电场的最终装机容量和风电场在电网所处的位置来确定。

原文地址：/tech/6262.html
页面 1 / 1。

海上风电场并网的影响及对策海上风电出力随机性强，间歇性明显，机组本身的运行特性和风资源的不确定性，使得风电机组不具备常规火电机组的功率调节能力。

因此，海上风电场并网会对电网的运行产生一定的影响，本章将从研究风电机组的电气特性出发，详细阐述风电出力的特点，进而指出风电场并网对电网的影响，最后给出相应的解决措施。

3.1 海上风电场并网的影响针对风速的随机性、间歇性导致海上风电功率的不确定性大，以及风电机组本身的运行特性使风电场输出功率具有波动性强的特点，需要从系统电压、频率以及系统的稳定性等方面研究海上风电场出力的特点和海上风电场并网对电网的影响，以提出相应的对策和解决措施。

3.1.1 风电出力的特点（1）风电出力随机性强，间歇性明显。

风电出力波动幅度大，波动频率也无规律性，在极端情况下，风电出力可能在0～100%范围内变化。

风电出力有时与电网负荷呈现明显的反调节特性。

风电场一般日有功出力曲线如图3-1所示。

图3-1 风电场一般日有功出力曲线可见，风电功率出力的高峰时段与电力系统日负荷特性的高峰时段（8：00—11：00，18：00—22：00）并不相关，体现了较为明显的反调峰特性。

一些地区全年出现反调峰的天数可占全年天数的1/3～1/2。

反调峰的现象导致风电并入后的等效负荷峰谷差变大，恶化了电力系统负荷变化特性。

（2）风电年利用小时数偏低。

国家能源局发布数据显示，2014年年底全国并网风电装机容量9581万kW，设备平均利用小时1905h。

其中，海上风电约38.9万kW，设备平均利用小时略高，可达到2500h左右。

（3）风电功率调节能力差。

风电机组在采用不弃风方式下，只能提供系统故障状况下的有限功率调节。

风电机组本身的运行特性和风资源的不确定性，使得其不具备常规火电机组的功率调节能力。

3.1.2 对电网的影响风电等可再生能源接入系统主要有以下问题：（1）通常风能资源丰富地区距离负荷中心较远，大规模的风电无法就地消纳，需要通过输电网输送到负荷中心。

风电场并网运行控制策略及其优化随着全球对环保问题的关注日益加深，可再生能源的开发和利用成为了全球能源发展的重要方向。

其中，风能作为一种无污染、不排放温室气体的清洁能源逐渐受到各国政府和企业的青睐。

如今，全球范围内的风电装机容量正在不断增长，风电场的建设和运行控制面临着新的挑战。

因此，对风电场并网运行控制策略及其优化进行深入研究，对于提高风电发电效率和降低风电场的运行成本具有重要意义。

一、风电场并网运行控制策略概述风电场并网运行控制策略主要是指风力发电机组和电网之间的协调控制。

在国内外的风电场建设中，为了适应电网对稳定电压、频率和无功功率等方面的要求，采取了多种并网运行控制策略。

1、半随风启动策略半随风启动策略是指当机组转速达到一定值时，再投入电网并网运行。

这种策略可以降低并网电流的冲击，使风力发电机组较轻松地完成并网过程。

2、恒功率控制策略恒功率控制策略是指将输出功率控制在一个设定值，通过控制电网侧的电压来实现控制目标。

这种策略适用于小型风电场。

但是在大型风电场中，因为电网的容量限制，恒功率控制策略的适用范围有限。

3、最大功率跟踪策略最大功率跟踪策略是指通过控制叶片的角度和转速来实现输出功率最大化。

这种策略适用于风能资源稳定的情况下，但是在不稳定的风能资源条件下，其控制精度会受到较大的影响。

4、双馈风力发电机控制策略双馈风力发电机控制策略是指在风力发电机和电网之间加入一个功率电子装置，将转子电流变成可控制的电流去控制输出功率。

这种策略具有较好地控制性能和经济性。

以上是常见的并网运行控制策略，这些策略在不同的风电场中有不同的应用范围和效果。

为了提高并网运行的效果，需要进行策略的优化研究。

二、风电场并网运行控制策略优化风电场并网运行控制策略的优化主要包括以下方面：1、优化风机控制策略针对不同风能资源的变化，采取不同的控制策略来实现并网运行，通过根据实时表观功率和风速数据，对风机的控制策略进行实时调整，可以最大限度地发挥风力资源的利用效益。

风力发电原理及运行方式
风力发电原理是利用风力转动风轮轴，通过高速旋转的风轮轴带动发电机旋转，将机械能转化为电能。

风力发电通常采用风力发电机来产生电力。

风力发电机的运行方式可以分为以下两种:
单机运行方式
单机运行方式是将单个风力发电机独立运行，直接向电网供电。

这种方式适用于小规模的风力发电系统，如用于家庭或小型企业的电力供应。

并网运行方式
并网运行方式是将多个风力发电机并联连接到电网上，共同向电网供电。

这种方式适用于大规模的风力发电系统，如用于发电容量较大的风电场。

在并网运行方式下，风力发电机的输出功率需要与电网的需求相匹配，以确保电网的稳定运行。

总之，风力发电是一种清洁、可再生的能源，其应用范围广泛。

风力发电的原理是将风能转换为机械能，再通过发电机将机械能转化为电能。

风力发电的运行方式可以根据实际需求选择单机运行或并网运行。

2风力发电机组并网运行方式分析2.1风力发电系统的基本结构和工作原理风力发电系统从形式上有离网型、并网型。

离网型的单机容量小(约为0．1～5 kW，一般不超过10 kW)，主要采用直流发电系统并配合蓄电池储能装置独立运行；并网型的单机容量大(可达MW级)，且由多台风电机组构成风力发电机群(风电场)集中向电网输送电能。

另外，中型风力发电机组(几十kW到几百kW)可并网运行，也可与其它能源发电方式相结合(如风电一水电互补、风电一柴油机组发电联合)形成微电网。

并网型风力发电的频率应保持恒等于电网频率，按其发电机运行方式可分为恒速恒频风力发电系统和变速恒频风力发电系统两大类。

2.1.1恒速恒频风力发电系统恒速恒频风力发电系统中主要采用三相同步发电机(运行于由电机极对数和频率所决定的同步转速)、鼠笼式异步发电机(SCIG)。

且在定桨距并网型风电机组中，一般采用SCIG，通过定桨距失速控制的风轮使其在略高于同步转速的转速(一般在(1～1．05)n)之间稳定发电运行。

如图2.1所示采用SCIG的恒速恒频风力发电系统结构示意图，由于SCIG在向电网输出有功功率的同时，需从电网吸收滞后的无功功率以建立转速为n的旋转磁场，这加重了电网无功功率的负担、导致电网功率因数下降，为此在SCIG机组与电网之间设置合适容量的并联电容器组以补偿无功。

在整个运行风速范围内(3 m／s < <25 m／s),气流的速度是不断变化的，为了提高中低风速运行时的效率，定桨距风力1发电机普遍采用三相(笼型)异步双速发电机，分别设计成4极和6极，其典型代表是NEGMICON 750 kW机组。

风图2.1采用SCIG的恒速恒频风力发电系统恒速恒频风力发电系统具有电机结构简单、成本低、可靠性高等优点，其主要缺点为：运行范围窄；不能充分利用风能(其风能利用系数不可能保持在最大值)；风速跃升时会导致主轴、齿轮箱和发电机等部件承受很大的机械应力。

风电有限公司坝上风电场1～67号发电机组并网安全性评价报告（送审稿）目录1 概述 (1)1.1 评价目的 (1)1.2 评价依据 (1)1.2.1 国家法律、法规、规章 (1)1.2.2 各级电力监管规章、条例、规范和制度 (1)1.2.3 安全行业标准 (2)1.2.4 参考标准、规范 (2)1.2.5 有关技术文件 (2)1.2.6 各专业查评依据 (2)1.3 评价范围 (2)1.4 评价程序和方法 (3)1.4.1 评价程序 (3)1.4.2 评价方法 (4)2 评价对象概况 (5)2.1 公司简介 (5)2.2 某风电场地理位置及工程规模 (5)2.3 某风电场基本概况 (7)2.4 主设备简介 (7)2.4.1 风力发电机 (7)2.4.2 主变压器 (8)2.4.3 站用变压器 (9)2.4.4 集电回路台式变压器 (9)2.5 电气二次设备主要技术参数 (9)2.5.1 风力发电机组监控系统 (9)2.5.2 升压站继电保护 (10)2.5.3 变电站监控及通信系统 (12)2.5.4 直流系统 (12)2.5.5 风电场自动化及计量计费系统 (13)2.6 污秽等级及主要污染物 (13)2.7 企业（或机组）安全生产概况 (13)2.8 企业自查情况 (14)2.8.1 必备条件自查结果 (15)2.8.2 评分项目自查结果 (15)2.8.3 评价无关项情况 (16)3 评价组查评情况 (17)3.1 必备项目查评情况 (17)3.2 评价项目及无关项说明 (27)4 整改建议 (29)4.1 电气一次设备 (29)4.1.1 发电机组 (29)4.1.2 主变压器、高压并联电抗器、电容器 (29)4.1.3 外绝缘和构架 (31)4.1.4 过电压保护和接地 (32)4.1.5 高压电器设备 (33)4.1.6 场（站）用配电系统 (36)4.1.7 防误操作技术措施 (36)4.2 二次设备 (37)4.2.1 并网继电保护及安全自动装置 (37)4.2.2 调度自动化 (38)4.2.3 通信 (40)4.2.4 直流系统 (45)4.2.5 二次系统安全防护 (46)4.2.6 风力发电机组控制系统 (47)4.3 调度运行 (47)4.4 安全生产管理 (48)5 风电场接入电网运行状况分析 (50)5.1 电能质量监测装置 (51)5.2 风电场的谐波 (51)5.2.1 风电场的电压谐波 (51)5.2.2 风电场的电流谐波 (52)5.3 风电场的电压偏差 (53)5.4 风电场的频率 (54)5.5 风电场的三相电压不平衡度 (55)5.6 风电场电压闪变系数 (55)5.7 对电能质量监测测试的建议要求 (56)5.8 风电场低电压穿越 (56)6 评价结果及结论 (58)6.1 电气一次设备查评结果 (58)6.2 二次设备查评结果 (59)6.3 调度运行查评结果 (60)6.4 安全生产管理查评结果 (60)6.5 并网安全性评价情况汇总 (60)6.6 整改要求 (62)6.7 评价结论 (62)附件1 各专业查评报告 (64)1.1 电气一次设备 (64)1.1.1 发电机组 (64)1.1.2 变压器和高压并联电抗器、电容器 (70)1.1.3 外绝缘和构架 (75)1.1.4 过电压保护和接地 (78)1.1.5 高压电器设备 (82)1.1.6 场（站）用配电系统 (92)1.1.7 防误操作技术措施 (95)1.2 二次设备 (98)1.2.1 并网继电保护及安全自动装置 (98)1.2.2 调度自动化 (107)1.2.3 通信 .................................................................................. x x41.2.4 直流系统 (125)1.2.5 二次系统安全防护 (131)1.2.6 风力发电机组控制系统 (134)1.3 调度运行 (137)1.4 安全生产管理 (141)附件2 其他有关资料 (148)2.1 项目核准文件 (148)2.2 项目名称更改文件 (152)2.3 可接受调度命令人员名单及部分证件 (154)2.4 消防验收合格意见书 (159)2.5 接入系统设计报告（一次部分）评审意见 (160)2.6 接入系统设计报告（二次部分）评审意见 (166)2.7 验收报告 (172)2.8 质量监督检查报告 (175)2.9 防雷装置安全检测报告 (192)2.10 土壤电阻检测报告 (195)2.xx 通讯电源充放电试验记录 (197)2.12 直流系统充放电试验记录 (202)1 概述1.1 评价目的本次现场评价是并网安全性评价的重要组成部分，是编制并网安全性评价报告的基础，目的是在企业自查、自评的基础上，针对坝上风电场的涉网设备、设施及安全管理情况通过现场查评，查找涉网电气设备是否存在危及电网安全稳定运行的危险因素和潜在事故隐患。

大型风电场运行的特点及并网运行的问题摘要：我国随着社会的发展电力事业也在不断的发展中，直至目前我国的风力发电已经逐渐发展稳定。

但是，较大规模的风力发电在实际的运行中需要实现并网，但是又因为风力发电本身具有一定的特性，导致在接入风电时就会对电网产生一定的影响。

在实际的建设风电场时，一般会将风电场建设在电网的末端，这样对电场的运行有一定的影响，同时也会影响到电压的质量。

本文笔者主要针对大型风电场运行的特点及并网运行的问题进行分析，希望通过笔者的分析可以为大型的风电场运行提供一些帮助。

关键词：大型风电场；风力发电；运行特点；并网运行问题由于风电本身有一定的特性，所以，电网一定要根据规律运行，保证向顾客输送的电压可以连续稳定，同时电场也要保证电能的质量，以及电压的稳定。

但是目前很多规模较大的风电场在实现并网时都会面临一些问题，尤其是风速对风电场的安全影响以及运行的稳定对电能质量的影响，这些都对较大规模的风电场的建设以及电网规划、运行控制好质量经济上有很大的影响。

所以，为了更好地保证风电场的运行，一定要结合运行的特点，及时发现运行中的问题，并采取有效的措施进行解决。

1.我国目前的大型风电场运行的特点分析我国目前的大型风电场在运行时具有以下的特点。

其一，就是风能的能量具有较小的密度，在运行的过程总为了保证具有相同的电容量，发电机的风轮尺寸较大，比正常的水轮机大很多，其二，就是在实际的运行是风能的稳定性不是很好，由于风能具有一定的特性，他的随机性以及稳定性较差，经常会因为风速和风向的变动，发动机受到影响，因此，在实际的运行中，为了使发电机能更好地发电，必须安装可以对风速和风向进行调节控制的装置；其三，就是风电场的风能不能实现有效的储存，例如独立发电的机组如果想实现持续发电，就要在运行中安装储存装置；其四，就是发电场的风轮的发电效率过低；其五，就是目前的风电场的建设位置都在偏远地区，虽然我国的风力发电发展势头很好，但大多都集中在北部地区。

风电场并网运行管理关键技术解析随着清洁能源的重要性日益凸显，风电作为一种可再生能源，在能源结构调整中扮演着越来越重要的角色。

而风电场的并网运行管理则是保障其稳定运行和发挥最大效益的关键。

本文将就风电场并网运行管理的关键技术进行解析，探讨其在风电产业发展中的作用和挑战。

1. 风电场的并网接入技术风电场的并网接入是指将风电场与电网相连接，使其能够向电网输送电能。

在并网接入中，关键技术包括：- 输电线路规划设计：根据风电场的地理位置和电网负荷情况，合理规划输电线路，确保输电效率和稳定性。

- 变流器技术：利用变流器将风力发电机产生的交流电转换为适合电网输送的直流电，实现风电场与电网的匹配。

- 并网控制技术：采用先进的并网控制系统，实现风电场与电网的同步运行，保障电网稳定性。

2. 风电场的运行监控与维护技术风电场的运行监控与维护是保障风电设备安全稳定运行的重要环节。

关键技术包括：- 远程监控系统：通过远程监控系统实时监测风电机组的运行状态和电力输出，及时发现和处理异常情况。

- 预防性维护技术：利用大数据分析和智能诊断技术，预测风电设备的故障和损坏，提前进行维护，降低停机率，提高风电场的可靠性和可用性。

- 定期检修与保养：制定科学的检修计划，定期对风电设备进行检修和保养，延长设备寿命，提高运行效率。

3. 风电场的功率调度与优化技术风电场的功率调度与优化是实现风电资源最大化利用的关键。

关键技术包括：- 预测技术：利用气象数据和风电场历史运行数据，对风力发电的产能进行精准预测，为功率调度提供依据。

- 多元能源协调调度技术：将风电与其他能源（如太阳能、水力等）进行协调调度，实现能源互补和平稳供应。

- 储能技术：采用储能设备（如电池、压缩空气储能等），存储风电场的过剩电能，以应对风力波动带来的不稳定性，提高风电的可调度性和稳定性。

4. 风电场的安全管理技术风电场的安全管理是保障人员和设备安全的重要保障。

关键技术包括：- 安全监测与预警系统：建立完善的安全监测与预警系统，实时监测风电场的安全运行状态，及时预警并采取应对措施。

近年来大规模风力发电场的数量大幅度增加。

由于风场大都位于海面上，或遥远的乡村、山区，如何将风场连接至电网是投资风力发电时一个重要的考虑因素。

如果是海上风场，这个因素更为重要。

除了建设需要考虑的问题外，对电力系统稳定的影响也是需要考虑的重要因素。

随着风电场的容量越来越大，对电力系统的影响也越来越明显，研究风电并网后对系统的影响己成为重要课题。

风电的随机性使风电厂输入系统的有功功率处于不易控制的变化之中，相应地风电场吸收的无功功率也处于变化之中。

在系统重负荷或者临近功率极限运行时，风速的突然变化将成为系统电压失稳的扰动。

风电场所在地区往往远离负荷中心，处于供电网络的末端，而且需要消耗感性无功，系统的电压稳定问题更加突出。

在风电场规划设计时，通常根据电力系统确定一个风电场的最大容量，但是不同厂家、型号的风力发电机组的功率曲线不同，无功电压特性也不同。

目前国内采用的双馈机组可以根据需要调节无功，对系统来说起到了一定的稳压作用。

风电也给发电和运行计划的制定带来很多困难，需要重新评估系统的发电可靠性，分析风电的容量可信度，研究新的无功调度及电压控制策略以保证风电场和整个系统的电压水平及无功平衡，以及对孤立系统的稳定性影响等。

风力发电机的并网风力发电领域要解决的一个很重要的问题是风力发电机组的并网问题。

目前在国内和国外大量采用的是交流异步发电机，其并网方法也根据电机的容量不同和控制方式不同而变化。

异步发电机并入网运行时，是靠滑差率来调整负荷的，其输出的功率与转速近乎成线性关系，因此对机组的调速要求不像同步发电机那么严格和精确，只要检测到转速接近同步转速时就可并网，但异步发电机在并网瞬间会出现较大的冲击电流（约为异步发电机额定电流的4~7倍），并使电网电压瞬时下降。

随着风力发电机组单机容量的不断增大，这种冲击电流对发电机自身部件的安全及对电网的影响也愈加严重。

过大的冲击电流，有可能使发电机与电网连接的主回路中的自动开关断开；而电网电压的较大幅度下降，则可能会使电压保护回路动作，从而导致异步发电机根本不能并网。