第五讲风电场对电网的影响

风力发电对电网运行的影响周胜俊摘要：随着风电电源的规模在全网容量的比例上较大幅度的提升，致使常规电源在电网运行中，控制与调整能力均被削弱，而风电电源在系统调压、执行系统调配和抑制系统功率震荡等工作上，很难达到常规电源的效率，从而导致风力发电在电网运行中容易产生许多问题。

针对这样的情况，我国电力企业需尽快实现风力发电与电网运行协调发展，减少风力发电对电网运行的影响，进而确保电网安全稳定运行以及电力企业在效益方面的最大化。

关键词：风力发电；电网运行；影响1 风力发电机的类型研究风电并网对电网的影响需考虑风力发电机的类型，不同类型的发电机有不同的工作原理。

因此其对电网产生的影响也不尽相同。

目前我国的风力发电机有以下三种类型。

现分述如下：1.1异步风力发电机异步发电机是其结构简单、运行可靠、价格实惠，但是这种风力发电机如采用恒速恒频发电系统时，风力机只能将速度固定到某一转速上，其转子、风轮的速度变化范围小，不能保持最佳叶尖速比，捕获风能的效率低；当采用变速恒频风力发电系统时，由于变频器在发电机定自侧直接与电网和发电机相连，变频器的容量必须与发电机容量相匹配，导致变频器体积、重量增大成本增加的同时还会给系统带来谐波污染。

异步发电机在运行的过程中还需从电力系统中吸收无功功率，才能正常运行，为满足该种发电机的使用，多数情况下是在其机端并联补偿电容器，以满足其运行的需求。

1.2双馈异步风力发电机双馈异步发电机是一种绕线式转子电机。

该种发电机定子直接与电网相连，转子通过双向可逆专用变频器供以频率、幅值、相序均可改变的三相低频励磁电流。

当风速发生变化时，通过变频器调节励磁电流改变转子磁场的旋转速度，从而使定子感应电势频率保持定值，从而使发电系统变速恒频运行，以获得最佳叶尖速比。

1.3直驱式交流永磁同步发电机目前，我国有许多的大型风力发电机组，但是在实际的运用中齿轮箱容易故障，因为此减少了其自身的寿命。

所以为了解决这一问题，人们研究了无齿轮箱发电机。

风电场并网对电网的影响有哪些在当今能源转型的大背景下，风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式，得到了快速发展。

风电场的规模不断扩大，其与电网的并网运行也成为了电力系统中的一个重要环节。

然而，风电场的并网并非一帆风顺，它给电网带来了一系列的影响，需要我们深入了解和研究。

风电场的输出功率具有间歇性和波动性。

这是由于风能的随机性和不确定性所决定的。

风速的变化会直接导致风电机组输出功率的波动，而且这种波动在短时间内可能会相当剧烈。

当大量的风电机组并网时，这种功率波动会在电网中叠加和传播，给电网的频率稳定带来挑战。

电网频率是衡量电力系统运行稳定性的重要指标，如果频率偏差过大，可能会导致电网中的设备故障，甚至引发停电事故。

风电场的无功功率特性也对电网产生重要影响。

风电机组在运行过程中需要从电网吸收或向电网注入无功功率，以维持自身的电压稳定。

然而，不同类型的风电机组在无功功率的控制和调节能力上存在差异。

一些早期的风电机组可能无法有效地进行无功调节，这就可能导致电网局部电压的波动和偏差。

电压的不稳定不仅会影响电力设备的正常运行，还可能降低电能质量，给用户带来不良影响。

风电场的接入还会改变电网的潮流分布。

传统电网的潮流分布是基于固定的电源和负荷分布计算的。

但风电场的接入位置和出力大小是不确定的，这就使得电网中的潮流不再是固定不变的。

新的潮流分布可能会导致某些线路过载，而另一些线路则轻载，从而影响电网的输电效率和经济性。

为了应对这种变化，电网需要加强规划和改造，增加输电线路的容量或者调整电网的结构。

另外，风电场的故障穿越能力也关系到电网的安全稳定运行。

当电网发生故障时，风电机组需要具备一定的故障穿越能力，即在短时间内保持不脱网，并向电网提供一定的无功支持，以帮助电网恢复正常运行。

如果风电机组的故障穿越能力不足，大量风电机组在故障时脱网，将进一步加剧电网的故障程度，甚至可能引发连锁故障，导致大面积停电。

风电场的并网还对电网的电能质量产生影响。

浅谈风力发电对电网的影响随着社会经济的发展，人们对供电量的要求越来越高，由于风能具有资源丰富、便于开发和经济节能的特点，不断的运用的发电，更好的提高了人们对环境保护意识，也有效的降低了电能的成本，因此，对于风力发电也逐渐趋向成熟化。

现在整体趋势来看虽然电力系统运行比较良好，但是对于相应的并网发电，导致电网受到一定的影响，影响了电网系统的正常的运行。

文章针对风力发电对电网的影响进行研究，对电网的运行采取更好的控制措施，更好的为电力事业做出贡献。

标签：风力发电；电网系统；控制措施随着风力发电的不断发展，对于风力发电电源的规模不断的增长，对于风力电源在电网运行中的控制和调节能力消弱了，然而，对于风电电源的调节和执行发电系统和抑制系统功率震荡等工作上，与常规电源相比很难持平，因而导致风力发电在电网运行中比较容易产生很多的问题。

对于这种情况，我们应该尽快对风力电源进行并网运行，减少风力发电对电网运行的影响，让风力发电与电网能够更好的协调发展，从而保证电网企业的效益最大化。

1 风力发电及其特点概述在风力发电中风能是一种常见可再生能源，在我国很早的时候，人们建设了风车通过运用风力来进行抽水磨面，在国外也有类似的利用风能的经验。

对于现代随着科学技术的发展，人们提倡生态环保，为了有效的提高社会经济的发展，风能也就成为人们最宝贵的资源，对于风能还存在很大的开发前景，因此运用风能进行发电也就得到人们的重视，风力发电也就逐渐走形成熟。

在传统的发电中人们运用煤炭和其他资源对环境产生了污染，这也是人们最关注的问题，因此有效的利用风能进行发电，可以更好的解决环境污染的问题，同时随着科学技术的不断创新，风能发电中成本不断的降低，对于发电的经济效益不断的提高，所以风力发电成为人们生活中的重要能源。

2 风力发电对电网的影响分析我国是人口大国对于能源的消耗十分巨大，也就处于能源危机中，风能作为一种课再生资源，可以很好的进行重复利用，也就得到人们的高度重视，同时发展速度也就比较快，风能在发电领域得到重要的应用，对于这些主要就是由于风能分布比较广，风能清洁无污染，便于开发不需要对其进行运输，这也就大大的降低了发电中的成本，这也是为风力发电提供了可靠的支持和保障，为我国的能源危机做出了巨大的贡献。

试论风力发电对电网的影响探讨发布时间：2021-06-23T07:46:27.961Z 来源：《中国电业》（发电）》2021年第6期作者：张文文[导读] 风能本身就是一种完全无污染并且可储存量大的可再生清洁能源,相比较于其他的煤、石油、天然气等矿物燃料能源，风能资源具有污染较小和可再生的显著优势。

甘肃龙源风力发电有限公司甘肃玉门 735211摘要：在目前全新的互联时代下我国经济发展速度日益增加,随之我国市场能源的的需求也在不断增加。

互联网，手机，平板，高清电视等等产品的兴起，使人们对电能的需求更加急切。

但我国的能源生产以及利用现状不容乐观,因此必须不断加快对于新能源开发和利用的步伐。

我国电能的生产方式主要有火力发电，水力发电，风力发电等。

基于我国风能资源非常丰富,并且风力发电也是目前重要的可再生清洁能源,本文将浅要分析风力发电对电网的影响从而有效促进提高风力发电的利用效率。

关键词：风力发电；重要性；影响；优势引言：风能本身就是一种完全无污染并且可储存量大的可再生清洁能源,相比较于其他的煤、石油、天然气等矿物燃料能源，风能资源具有污染较小和可再生的显著优势。

从一定意义上来说风能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，其不仅可以作为发电原动力还符合国家倡导的可持续发展理念。

现目前有效推动我国对风能资源的大规模利用无疑有助于减轻空气污染,降低有毒有害气体的排放，从而既满足人们对电能的需求又可以保护生态环境。

但是根据统计可以知道目前全国范围内风能资源的利用还具有一定的不稳定性和地城性差异等特点。

本文将在以下从我国风力发电情况与风能对电网的作用与影响进行分析。

（一）我国风力发电的发展情况根据全国的调查中不难发现我国整体电网建设是不均衡的。

西部地区人口稀少，电网建设薄弱单一故而其负荷小，而东部地区相对电网建设复杂。

地域的差异影响着整体电网建设，而风力发电同样出现了这样的问题。

风力发电本身具备的不稳定性与波动性也是电网并网运作中的巨大挑战，这也就增大了风力发电的发展难度。

风电并网对电网影响1.1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。

1.2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对我的相连，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。

1.3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。

风力发电对电网运行的影响及对策近年来，随着全球化石油能源的日益匮乏，加上日本地震带来的核电警示，加快包括风电在内的安全性清洁能源产业的发展已成为大势所趋。

大规模的风力发电需实现并网运行，国外风电大国虽然对风力发电和电网运行积累了一些经验，但由于我国电网结构的特殊性，风力发电和电网运行如何协调发展已成为风电场规划设计和运行中不可回避的最重要课题。

一、我国风力发电对电网运行的影响我国风力资源的富集地区，电网均比较薄弱，风力发电对电网运行的影响主要体现在电网调度、电能质量和电网安全稳定性等方面。

1.1对电网调度的影响风能资源丰富的地区人口稀少、负荷量小、电网结构薄弱等特点，风电功率的输入必然要改变电网的潮流分布，对局部电网的节点电压也将产生较大的影响。

风能本身是不可控的能源，它是否处于发电状态和所发电量基本取决于风速状况，而风速的不稳定性和间歇性决定了风电机组发电量具有较大的波动性和间歇性，并网后的风电场相当于电网的随机扰动源，具有反调节特性，需要电网侧预留出更多的备用电源和调峰容量，由于风力发电的不稳定性，增加了风力发电调度的难度。

1.2对电能质量的影响风电机组输出功率的波动性，使风电机组在运行过程中受湍流效应、尾流效应和塔影效应的影响，造成电压偏差、波动、闪变、谐波和周期性电压脉动等现象，尤其是电压波动和闪变对电网电能质量影响严重。

风力发电机中的异步电动机没有独立的励磁装置，并网前本身无电压，在并网时要伴随高于额定电流5～6倍的冲击电流，导致电网电压大幅度下跌。

在变速风电机组中大量使用的电力电子变频设备会产生谐波和间谐波，谐波和间谐波的出现，会导致电压波形发生畸变。

1.3对电网安全稳定性的影响电网在最初设计和规划时，没考虑到风电机组接入电网末端会改变配电网功率单向流动从而使潮流流向和分布发生改变的特点，造成风电场附近的电网电压超出安全范围，甚至导致电压崩溃。

大规模的风力发电电量注入电网，必将影响电网暂态稳定性和频率稳定性。

风电对电力系统的影响1、引言风力发电技术的快速发展以及国家在政策上对风电的扶持，使得我国风力发电建设进入了快速发展时期。

我国风资源较丰富，但适合大规模开发风电的地区一般都处于电网末端，由于此处电网网架结构较薄弱，因此大规模风电接入电网后可能会出现电网电压水平下降、线路传输功率超出热极限、系统短路容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题。

另外，风力发电作为电源具有间歇性和难以调度的特性，是风电场电能质量不稳定的根本原因。

风电机组由于风的随机性、运行时对无功的需求以及无功只能就地平衡等原因将对电网电压造成一定的影响；风电机组在连续运行或者切换操作的过程中还可能引起电压波动和闪变问题；由于采用了大功率的电力电子装置，变速风电机组在运行的过程中还将产生高次谐波注入电网。

随着风电场装机容量的增加，以及风电装机在某个地区电网中所占比例的增加，风电并网等电气工程问题已经成为亟待解决的技术问题。

因此当大规模的风电并入电网后，风电与电网间的相互影响及相互作用需要进一步研究。

总体说来，风电对电力系统的稳定性会产生影响，对系统运行成本和电网调度会产生影响，对电能质量会产生影响，还有例如继电保护、网损等其他方面的影响。

本文将从风电对电能质量影响的方面论述风电对电力系统的影响。

2、风电对电能质量的影响2.1谐波及频率偏差对于风电机组来说，发电机本身产生的谐波是可以忽略的，谐波电压是由电能转换系统、电力电子控制元件和电容器产生的。

一台风机在运行期间产生的各种扰动的程度，主要依赖于其装备的电能转换系统的形式。

对于定速风电机组来说，在连续运行过程中没有电力电子器件参与，因而也基本没有谐波产生。

当机组进行投入操作时，软并网装置处于工作状态，将产生谐波电流，但由于投入的过程较短，这时的谐波注入可以忽略。

变速风电机组则采用大容量的电力电子元件，直驱永磁同步风力发电机组的交直交变频器采用整流后接DC/DC 变换，在电网侧采用逆变器输出恒定频率和电压的三相交流电；双馈式异步风力发电机组定子绕组直接接入交流电网，转子绕组端接线由三只滑环引出接至一台双向功率变换器，电网侧同样采用逆变器，定子绕组端口并网后始终发出电功率，转子绕组端口电功率的流向则取决于转差率。

风电场并网运行及其电网影响分析第一章风电场并网运行及其电网影响概述风电场并网运行是指将风能转化为电能，并将电能送入电网进行输送和利用的过程。

风电场的并网运行不仅可以满足社会对清洁能源的需求，还可以提高电网的可靠性和稳定性。

然而，风电场的并网运行也会对电网产生一定的影响，包括对电网稳定性、电压质量和电能质量的影响。

第二章风电场并网运行的关键技术风电场并网运行的关键技术包括风机与电网的匹配、风电场电能质量控制、风电场频率响应以及风电场电网保护等。

首先，风电场的风机与电网需要匹配，才能确保风电场正常并网运行。

其次，风电场需要控制电能的质量，包括电压波动、谐波和闪变等参数的控制。

另外，风电场还需要具备一定的频率响应能力，以使风电厂能够参与电网频率调节。

最后，为了保护风电场和电网的安全运行，风电场还需要建立起完善的电网保护系统。

第三章风电场并网对电网稳定性的影响分析风电场并网对电网稳定性的影响主要体现在以下几个方面。

首先，风电场的接入会改变电网的供需关系，可能导致电网的不平衡，进而影响电网的稳定性。

其次，风电场的发电功率具有间断性和波动性，这也会对电网的频率和电压稳定性产生影响。

此外，大规模风电场并网还可能引起电网的电磁振荡问题，进一步影响电网的稳定性。

因此，风电场并网运行需要合理地考虑电网稳定性，并采取相应的措施进行调整和优化。

第四章风电场并网对电压质量的影响分析风电场并网对电压质量的影响主要表现在电压波动和电压谐波两个方面。

风电场的并网运行会引起电压波动，这是因为风电场的发电功率具有间断性和波动性，而电网需要根据负荷的需求进行调整，从而导致电压的波动。

此外，风电场的并网运行还会引入电压谐波，这是因为风机的电子器件和电力电子器件会引入谐波电流，从而对电网电压质量产生影响。

因此，风电场并网运行时需要做好电压质量控制，以防止对电网产生不利影响。

第五章风电场并网对电能质量的影响分析风电场并网对电能质量的影响主要包括功率因数、谐波和闪变等方面。

风力发电对电网运行的影响发表时间：2016-07-14T09:55:14.417Z 来源：《电力技术》2016年第3期作者：刘沫然[导读] 结合风力发电的实际特点，重点分析了风电场并网后的改善运行性能的措施。

湖南新华水利电力有限公司湖南长沙 410000摘要：本文针对风力电场并网后对整个电力系统可靠性、稳定性以及电能质量所发生的问题进行阐述。

结合风力发电的实际特点，重点分析了风电场并网后的改善运行性能的措施。

关键词：风力发电；电网安全；风电并网；措施一、风力发电的主要特点受环保与能源等方面实际要求的影响，风力发电在我国呈现出快速发展的趋势。

风力发电的能源可再生性与环境无污染性是其发展的内在动因，此外，风电场具有建设时间短、投资灵活等优势也促进了该类能源建设的发展。

风电场建设完毕后基本实现了无人值守的运行，这也大幅降低了后期维护管理费用。

风力发电的主要缺点有：风力发电会直接受到风向、风力以及地形的客观条件的影响；无法储备风能；运行效率较低且噪音较大；风力脉动会影响风电入网后的电网稳定运行。

二、风力发电接入系统时对电网的影响（一）大型风电场并网运行的主要特征1、风力发电机组额运行是发出有功功率的工程，但也会吸收系统的无功功率，且有功输出会影响到无功需求。

2、无人值守的风力发电机组因不能控制风能，无法分局实际负荷调度风力发电。

3、受自然条件影响，风力发电机组产生的电能具有明显的不规律波动。

4、风力电场受客观环境影响，多位于主电力系统与负荷中心较远的位置，所连接的电网能力较为薄弱。

（二）对电网频率的主要影响影响电网频率的主要因素是风电场的容量，如期容量占系统容量比较大，其运行时的随机波动性会为电网运行带来负面影响。

（三）对电网电压的主要影响风速、风湍流以及风机投切变化都会造成电压的闪变与波动。

（四）对电压稳定性的主要影响由于风电场与电网间连接较差，如大容量感应型机组一旦停止运行，其产生的大量无功会给系统带来过电危害。