风电场并网对电网电能质量的影响分析

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浅析风电场并网对电力系统的影响

浅析风电场并网对电力系统的影响
4 对 电能 质 量 的 影 响
场容量过大 的话 , 电流冲击会 直接 影响到电网正常运转 , 如果 电
场容量过小 的话 , 则不会 对电网的正常运转产生影响。当然 , 异 步发 电机 的冲击 电流与 电网电压 、滑差率 以及暂态 电抗等有着
电能的质量不仅仅包括波形质量 、 频率质量 而且 还包括 电 压质量 ,风电场并网对于电能的质量影响主要是来 自于对于这
运 营过程 中, 风电场有关管理人 员会采用软启动的方式 , 对 风电 场进行控制 .其 目的必然是为 了进一步减少 风电场对 于电力系 统 的冲击 。但是 , 正是 因为采用 这种软启 动的方式 , 加上 软启 动
中包含着其他 电力 电子设备 , 使得风 电场 电力设备 出现谐波 , 影
响电力 系统 的稳定性 第二 , 在实际的风 电场并网运行过程 中,
以保证风 电场容量 的调频力度 , 从而做好 电力系统功率 的平衡 。
但是 ,需要注意 的是 .正是 由于我 国电力 系统 电源构成 的复杂 性, 使 得快速调频机组要 么成本过高 , 要 么机组匮乏 , 这些 问题 不仅需要 资金还需要技术的支持。因此 , 如何 降低风 电场并 网对 电压稳定性 的影 响, 是今后变 电场研究的重要方 向。
目前来看 , 在 实际的风电场建设 中采用最多 的是异 步发 电 机, 异步发 电机 与同步发 电机不 同, 它没 有独立 的励磁 装置 , 因 此要想建立磁场 , 就必须要 从电网中吸取 。 有关人员如果将风 电
机并 入电网 , 就 会直接产生 电流 , 这个 电流就是一 种冲击 电流 , 这种 冲击 电流是会 随着风 电场容量 的变化而变化 的,如果风 电
风 电本 身无 疑具有 良好的生态 效益 , 属 于清洁能 源 , 利于

海上风电场并网的影响及对策

海上风电场并网的影响及对策

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。

风电并网对电能质量的影响及治理

风电并网对电能质量的影响及治理

风电并网对电能质量的影响及治理摘要:风力发电具有环保清洁的特点,是现在非常流行的一种可再生能源的一种利用方式,对缓解我国的能源危机,实现可持续发展战略具有重要意义。

我国风力发电经过一段时期的发展,已经具备一定的规模。

但是风力发电并网却对电能质量产生了一些不良的影响,严重阻碍了风力发电的持续发展。

因此,做好风力发电并网对电能质量影响的研究,积极采取措施进行治理,是我国现阶段不可推卸的责任。

关键词:风电并网;电能质量;影响及治理1风电并网对电能质量的影响1.1电压偏差问题电压偏差时风电并网对电能质量不良影响之一,主要是由于系统的无功功率不平衡引起的。

电压偏差的产生主要是在供电系统运行的时候,其在某一个节点中的电压与供电系统的额定电压所产生的差值,这个差值与供电系统的标称电压之间的百分数就叫做这个节点处的电压偏差,正常情况下来说,35kV及以下的供电系统的三相供电的电压正负的偏差绝对值是不超过其标称电压10%的,对于10kV以及以下的三相供电电压其允许的偏差是在标称电压±7%的范围内的,而对于220V的单相供电电压其偏差是在标称电压的7%-10%的范围内。

我们知道,电力系统的无功功率会进入输电网络,从而使得电路首末端产生较大的电压差。

在风力发电并网的过程中,虽然通过并联电容器补偿来调节电压,但是由于电容器投切过程中,存在调节不平滑的问题,也就是说,电力系统的负荷和发电机组的出力都是在不断发生变化的,电网的结构也随着运行的方式变化而变化,这就引起了电力系统运行功率不平衡,同时,这种调节是阶梯性变化的,无法实现最佳的补偿。

这也就导致了无功功率的波动,从而最终引起电压的偏差问题,影响电网的稳定运行。

1.2电压波动问题风电机组电压波动的原理主要是其线路阻抗上所存在的压降,输出功率中有功电流的分量作用在相应的线路电阻上,压降表示为R*Ir,输出功率中无功电流的分量作用在相应的线路电抗上,压降表示为jX*Im,这样就形成了一定的电压压降,当风电机组输出功率发生波动的时候,有功电流以及无功电流就会随着发生变化,从而引起电网电压的波动。

风力发电并网对电网的影响概述

风力发电并网对电网的影响概述

风力发电并网对电网的影响概述摘要:风能作为一种清洁能源,越来越受到各个国家的重视。

世界范围内风电装机容量一直在增加。

随着装机容量的增加,风力发电对电网的影响也越来越明显。

介绍风力发电的并网条件及并网特点,不同风力发电机与电网的并入方式;介绍风电并入电网对电网的影响和我国的电网结构及内蒙古地区电网的大概结构。

关键词:风力发电并网风电场中图分类号:tm614 文献标识码:a 文章编号:1007-3973(2013)002-076-021 风力发电概述1.1 风力发电形式风力发电有两种:一是离网发电;二是并网发电。

目前中国的风力发电还处于试点阶段,并网发电的技术不够成熟。

比较成熟的是北欧和美国。

并网并不是一件很简单的事情,能够并网的电流具备正弦波交流50hz,另外还有电压和功率等。

风机的离网应用有多种多样,主要可以分为以下几类:(1)为蓄电池充电:这种应用大多是指单一家庭住宅使用的小型风力发电机。

(2)为边缘地区提供可靠的电力,包括小型和无人值守的风力机。

风力发电机通常与蓄电池相连,而且也可以与光电池或柴油发电机等其他电源联机,为海上导航和远距离通信设备供电。

(3)给水加热:这种系统多用于私人住宅。

典型的用法是将风力发电机直接与浸没式加热器或电辐射加热器相连。

(4)边远地区的其他使用:包括为乡村供电、为小型电网系统供电,以及为商业性冷藏系统和海水淡化设备供电。

在离网风力发电系统的应用中,占主导地位的是利用风力发电机为蓄电池充电。

这类风力发电机的转子直径通常小于5m,而且其额定功率低于1000w。

独立的风电系统主要建造在电网不易到达的边远地区。

1.2 风力发电的特点风力发电与火力发电相比,有其自身的缺点和优点,主要有:(1)装机规模灵活,可根据资金情况而决定一次装机的规模。

(2)它是一种不污染环境,也不消耗资源的清洁能源,所需的动力只是自然界中的风。

(3)投入资金少,有一台风力机的资金就可以安装一台,投产一台。

风力发电对电网运行的影响及对策

风力发电对电网运行的影响及对策

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。

风力发电电能质量问题及治理措施浅析

风力发电电能质量问题及治理措施浅析

风力发电电能质量问题及治理措施浅析摘要:近年来,我国对电能的需求不断增加,风力发电项目建设越来越多。

风电场并网运行过程中会对整个电网电能质量产生一定干扰,本文就风力发电电能的质量问题及治理措施进行研究,旨在提升电网电能质量,为人们提供更加优质的电力服务,并为相关研究提供一些参考。

关键词:风力发电;电能质量;存在问题;解决对策引言风能的清洁性强、可再生性显著。

通过大力发展风力发电技术,可以有效缓解各领域生产经营建设期间的用电紧张问题。

现阶段,风力发电在我国已初具规模,但风力发电并网会对电能质量造成不同程度影响,导致电力系统运行期间的安全性与平稳性无法得到根本上保障。

因此,为充分发挥出风力发电技术积极作用,还需要分析存在于风力发电期间的电能质量问题,制定专项可行解决对策。

1风力发电技术概述利用大风发电一般是将大风能量转换为驱使电机的机械力,再经过发电厂完成能量转变,从而生成的电量。

技术的应用分析方法一般是:(1)风机种类。

一般根据装机容量指标加以分类,一般包括中小型机、中型机、较大型机,还有特殊型机。

通常,风机的体积越大,其桨叶的直径也就大。

而按照风力速度指标,可以精细地分为恒速机、变速机,或者多态定速机。

(2)装置的结构与功能解析。

运转的风力发电机组,组成结构包含风轮、机舱、塔筒和基础部分。

运转的风轮中学,组成结构包含叶片和变桨机构等。

叶片的形态如何,关系到风能的吸收多少。

工作中,当风机速度如果超过切出风力,则经过调节转动状态的叶尖,就能够进行气动制动。

(3)风机控制方法。

目前常用的并网发电机,种类分为双馈机、双速异步机及其自变速的风力发电机。

新的并网技术,引进了模糊控制技术,可以有效调节转速或者输出功率。

同时运用神经网络,对桨距角加以限制,从而预知了风轮气动特性,有着不错的效果。

当风电场达到并网工作条件后,吸收无功,为提高工作效率,给风电场配备SVC和其他无功补偿装置,降低由于输入能量造成的设备振动现象,改善设备工作状况。

浅析大容量风电并入电网对电力系统的影响

浅析大容量风电并入电网对电力系统的影响

1 风 电 场 接 入 对 电 力 系 统 的 影 响
对 于 大 同电 网而 言 ,其 已经 形成 了 5 0k 电源 支撑 , 2 V 0 V 2 0k
定性 ,非 常 有可 能在送 电的 高峰 时段 给局 部 的 电网造 成输 电方面
的 阻塞 。
多环 网 , 目通 过 5 0k 的线路 和 山西 电 网及 京津 塘 电 网联 网 。 并 0 V 其 存在 的 问题主 要包 括 : () 1 电源 的结 构 性矛 盾 较 为突 出, 电类型 较 为 单 一 , 火 电 发 以
113 对 电网潮 流方 面 的影 响 ..
平衡 、 于 电压 稳 定性 的 影 响 、 电 网潮 流 方面 的 影 响 、 电 网调 对 对 对 度方 面 的影 响等方 面 。本文 对大 同电 网接入 大容 量 风 电的应 对 措 施进 行 了阐述 , 要体现 在 对风 机设 备 方面 的选 型加 以重 视 、 容 主 大 量风 电场和 抽 水 蓄能 电站进 行联 合 运行 、应 该超 前 考虑 风 电 的大 规模 接入 等方 面 。
誊 气 程 动 Dninc nyZogu 电 工 与自 化◆ iqogh guinh a g e d a
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浅析 大容量风 电并入 电网对 电力系统 的影 响
关 国 英
( 西省大同市供电公司 , 山 山西 人 同 0 7 0 ) 3 0 8
() 3 电网 的规模 在 不 断扩 大 , 同时 网络 的结 ห้องสมุดไป่ตู้ 也 日益 复 杂 , 电 电功率 的相关 变化进 行追 踪 ,不能够 对 发电计 划作 出相应 的 调整 , 网出现 故障 的相 关概 率 也在不 断 增加 ,大规 模 的风 电接 入 对 于大 那 么系 统的动 态稳 定性 以及 电能质 量会 受到非 常显著 的影 响。 同电 网而言 , 其的运 行 调度 也是 一个 全 新 的挑 战 。 对

大规模风电并入电网对电力系统的影响

大规模风电并入电网对电力系统的影响

大规模风电并入电网对电力系统的影响摘要:风力发电是可再生能源发电形式中技术最成熟、最具开发规模和商业化发展前景的,然而风电场的出力不可控,为配合风电场出力的频繁波动,需要其他常规发电厂出力及系统备用的频繁改变。

随着新能源风电总装机容量的增加,这些问题将会严重影响电力系统的安全性、可靠性、经济性等指标。

分析风电并入电网后对电力系统的影响对于新能源应用水平的提高和我国电力事业的发展都有着积极的意义。

针对于此本文就大规模风电并入电网对电力系统的具体影响进行了分析。

关键词:风力发电;电力系统;电能质量随着风力发电技术的快速发展和国家在政策上对可再生能源发电的重视,我国风力发电建设已进入了快速发展的时期。

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。

一、风电对电力系统电压的影响电压稳定问题取决于风电场及接入电网的无功特性。

由于一般风能资源丰富地区距离负荷中心较远,大规模的风力发电是无法就地消纳的,需要通过输电网远距离输送到负荷中心。

在风电场的风电出力较高时,大量风电功率的远距离输送往往会造成线路压降过大,风电场的无功需求及电网线路的无功损耗增大,电网的无功不足,局部电网的电压稳定性受到影响、稳定裕度降低。

随着接入风电容量的增大。

风电场从系统中吸收的无功功率逐渐增大,如果系统不能提供充足的无功,网内相关节点电压会逐渐降低。

电网的电压稳定极限限制了风电场最大的装机容量,在电网规划没有与风电规划协调时,往往电网接纳风电的能力不能适应风电规划的发展,接入的风电场容量受到电网自身条件的限制。

通过采用一定的无功补偿手段,可以增加电网的电压稳定裕度,提高风电场的最大装机容量。

如果在风电场中安装一定容量的无功补偿装置(如并联电容器组)来提高风电场并网点的电压水平,能够改善风电接人地区的电压水平,提高电压稳定裕度,增加风电场的最大装机容量。

风力发电并网对电力系统电能质量的影响分析

风力发电并网对电力系统电能质量的影响分析

万方数据
华北TRIC
POWER
需要同步设备和整步操作,只要转速接近同步转 速时,就可并网。显然,风力发电机组配用异步发 电机不仅控制装置简单,而且并网后也不会产生 振荡和失步,运行非常稳定。然而,异步风力发电 机并网也存在一些特殊问题,如直接并网时产生 的过大冲击电流会造成电压大幅度下降,对系统 安全运行构成威胁;本身不发无功功率,需要无功 补偿;过高的系统电压会使其磁路饱和,无功激磁 电流大量增加,定子电流过载,功率因数大大下 降;不稳定系统的频率过于上升,会因同步转速上 升而引起异步发电机从发电状态变成电动状态, 不稳定系统的频率过大下降,又会使异步发电机 电流剧增而过载等。因此,必须严格监视并采取 相应的有效措施才能保障风力发电机组的安全运 行。目前,国内外采用的异步发电机的风力发电 机组并网方式主要有直接并网法、准同期并网方 式、降压并网方法、捕捉式准同步快速并网和软并

谐波次数输/出k功W率渚骜乒流谐波次数输/出k功W率潴蒡乒流
698 66l l 102 , 1 l I.68 1.05 1.05 / O.84 1.05 8 9 lO lJ 12 13 I l 1 363 117 , 85l / 295 0 ,O
363
522
谐波电压含有率和谐波电压畸变率比加装前均有 所降低,除2次谐波电流外其他各次谐波电流也均 有所降低,3次谐波电流由原来的2.86 A降低到了
the analytical approach of power quality through it gives corresponding suggestions and measures.
project
cases
in accordance with
Key words:wind power generation;grid connection;power quality;flicker;harmonic

风电并网对乌兰察布电网电能质量的影响与分析

风电并网对乌兰察布电网电能质量的影响与分析

表 2 德 华风 电场 2 0 V母线 短 时、长 时闪变 2k
电压 等 级 20 V 2k 基 准 短 路 量 l00 MVA 最 小 短 路 容 量 : 0 13 .0 O 2 6 .MVA 参数 短 时 间 闪变( P A 相 B 相
C 相
最 大 值 09 .4 O 9 0
I tg aino o r ai a q bGrd ne r t nP we lyi Uln a i o Qu t n
WuLii xn
( aq bP w r u pyB ra , a qb Neme g u0 0 ) Ul a o e p l ueu Ul a , i n g 0 0 n S n 1 2
的 大 唐 风 电场 。
O 8雏 5
珊 x ^)
综 上所知 ,德 华风 电场 2 0V 母线谐 波 电压 畸 2k 变率最 大值 为 1 1 %,低 于 国家 标准 限值 2 .7 0 %;三
I c・ I 2 1 ∞ : 9 A ^【 )
相 电压 不平衡 度 0 3 %,低于 国家标准 限值 2 .3 7 %;
最大值
l 31 O14 .3
最小值
14 Байду номын сангаас 001 . 2
9 %值 5
14 2 01 6 .2
平均值
1 21 0. l 15
H3 H4 % /
H5 H6
08 9 .6 00 . 3l
0-1 3 6 00 5 .9
05 4 .7 00 8 .0

最 小 值 01 .5 01 .8
O1 .5 01 .5
s) t
1 3 . 0 05 .O 0

长 时 间 闪变 (l Pt )

风力发电并网技术及其对电能质量影响

风力发电并网技术及其对电能质量影响

小议风力发电并网技术及其对电能质量的影响【摘要】本文基于笔者的实际工作,分析了风力发电并网技术,随后对风力发电并网技术对电能质量造成的影响进行了详细分析,以最终保证风电场和电网能够稳定运行。

【关键词】风力发电并网技术电能质量影响在二十一世纪,风力发电为一类发展最为迅速的可再生能源,由于风电场具有的容量日益变大,对系统产生的影响日益突出,进行风力发电并网对电能质量的影响变为关键的课题,基于种种原因,其会给配电网造成谐波污染、电压波动以及闪变的影响,风电的随机性使发电及运行计划的确定有了难度。

该文重点分析了风力发电并网技术,还研究了风力发电并网技术对电网电能质量造成的影响,最后还探讨了电压波动及闪变的抑制办法。

一、风力发电并网技术的分析风电电源和电网电源二者在相序、电压频率、有效值以及相位、波形都相同或者大致相同,其即为风电机组的并网条件。

1.双馈异步发电机组并网双馈异步电机的转子经过变频器使用交流励磁,电机与电网间组成“柔性连接”,能根据电网电压及电流、发电机的转速,通过控制机侧变换器对发电机转子励磁电流进行调节,进而准确地控制发电机定子的电压,保证它符合并网条件,所以能于变速之下进行并网。

全部并网调节的过程通过转子变频器得以实现,不用外增硬件装置。

调节精度不仅高,并网冲击还不大。

2.异步发电机的并网技术当今,异步发电机的并网不仅包括降压、直接以及准同期并网方式,还包括晶闸管软并网以及捕捉式准同步并网方式。

对于降压并网方式,其于发电机和电网二者之间进行白耦变压器、电阻、电抗器的串联,进而减少并网之时的冲击电流以及电网电压降落的幅度。

当发电机进行稳定运行之时,要及时地由电路之中把接入的电阻元件除去,防止消耗功率。

对于直接并网方式,在并网之时,发电机的相序应相等于电网的相序,在异步发电机的转速大致达到同步转速的0.9到1.0的时候,便能自动并入电网。

对于自动并网的信号,测速装置能给出来,空气开关自动合闸并网得以完成。

浅谈风电并网对电网电能质量的影响

浅谈风电并网对电网电能质量的影响
能利用系 。
= n ( w  ̄ t + q v ) + £ s i n { 等 【 a s i n 6 o f t + ) 一 l 】 } c 。 s 。 f

式f 2 ) 中的第 一项即为 S P WM输 出波形 中的基波分量 。 可 以看出 , 这 个基波分量正是调制时所需要的正弦波。 在三相桥式 S P WM逆 变 电路 的情况下 , 各 相输 出端 相对于直 流 电 源 中点 的电压波形 的形状和单 相桥式 S P WM逆 变电路 完全 相同 ,只是 输 出电压 幅值 不是 E d , 而是 E 。 2 . 3变频 恒速风机并 网引起 电压波动和 闪变 的机 理分析 风电引起 电压波动 和闪变 的根本原 因是并 网风 电机组输 出功率 的 波动, 下面将分析并 网风电机组输 出功 率波动 引起电压波 动和闪变 的机 … -J L Nhomakorabea、一
机例变换 器
、 一 I 卜一—
网侧变拽嚣
△ “ — ■一( 4 ) 电压波动值为: ( 5 ) 式中, U 为线路额 , / _ — — 定 电压 , d 为 电压波动值 。 由式( 5 ) 可知, 当风电机组输出的有功和无功快速变动时, 会弓 I 起电 网的电压 陕速变动 , 也就是 电压 波动 。电压 波动有 可能引起可 察觉 的闪
摘 要: 随 着 变速恒 频 电机 、 双馈 电机 等 新 型发 电机 组 的应 用推 广 , 风 电 并 网给 配 电 网带 来谐 波 污 染 、 电 压 波动 及 闪变 等 电能 质 量 问题 日益严 重 。 文章 主要 研 究 了 大型 风 电场接 入 电力 系统 后 可 能 引起 的 电压偏 差 、 电压 波动 和 闪变 以及谐 波 问题 。
关键 词 : 风 力发 电 ; 电能质 量 ; 电压偏 差 ; 闪变; 谐 波

风电场接入系统对电网的影响分析

风电场接入系统对电网的影响分析
1 风 电场不 能 向电网系 统提供 无功 功率 . 2 随着风 力发 电技 术 的发展 ,风 电机 组制 造单 机 容量 大 型化 、型式 多样 化 , 目前 国内市场 上风
方 面风 电场 的有 功输 出使 负荷 特性 极 限功
率增 大 ,增强 了静 态 电压 稳定性 ;另一方 面 风 电 场 的无 功需 求使 负荷特 性 的极 限功 率减 少 ,降低
了静 态 电压稳 定 性 。风 电系统在 向 电网注入 功率
的同时 需要 从 电网吸 收大 量 的无功 功率 ,风 电场
电机组 按风 轮桨 叶 分类 可分为 定桨 距 型和变 桨距
型。
的无 功 仍可看 作 是一个 正 的无 功负 荷 ,因此 风 电 场可 能 引起 电压 稳定 性 降低或 电压 崩溃 现象 ,但
了相 应 的 改 善措 施 。 关 键 词 :风 力发 电 ;并 网 ; 电能 质 量 ; 稳 定 性
中图分类号 :T 1 文献标识码 :A 文章编号 :17 -8 12 1)30 10 M64 624 0 (0 20 —8 .3
近年 来 ,全球 风 电产业 一直 持续 增长 ,2 0 06 年 以来 ,我 国风 电发展 步伐 己明显加 快 。福建 省 地 处我 国东南 沿海 ,省 内风力 资源较 为丰 富 。福 建省 己于2 0 年编 制完 成 《 09 福建 省 陆上风 电场 建 设规 划 》 ,全省 列入规 划 的风 电装机 约3 0 MW 。 00 截 止 2 1 年 底 我 省 风 电 装 机 容 量 已 突 破 01 10 MW ,达1 3 ,其 中并 网装 机8 4 00 0 6Mw 7 MW 。 随着 大规 模 的风力 发 电实现 并 网运行 ,风 电 场接 人 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 ,然 而 由于风 电 自身 的特 点 ,

风电并网对电网影响因素分析及解决措施

风电并网对电网影响因素分析及解决措施

风电并网对电网影响因素分析及解决措施摘要: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。

大型风电场并网对电网的影响分析

大型风电场并网对电网的影响分析
1 风 力发 电机 的并 网技 术
( 4)风 电的穿透功率 水平 。风电的穿透功 率水平是指 并入 电网
的风 电容量 占整个 电网负荷总容量的比值。风 电穿透功率水平大 ,则 常规发 电机组容量相应减少 ,而带普通感应发 电机的风力发 电机组对 电压无控制能力 ,进而会削弱系统的电压 稳定性 。 ( ) 功补偿 。风 力发电机机端一般 都配有无功 补偿设备如补 5 无 偿 电容器 ,电容器投切过程 中势必会 引起 电压 的跳变 ,当电网电压 水 平很低时 ,电容器发 出的无功功率反而 减少 ,风 电场对 电网的无功 净 需求增加 ,进一步恶化 了电压 水平 ,易造成 电压 崩溃。因此 ,无功补 偿是 影响 电压稳定 的一个直接因素 。
当电力系统 遇到扰 动时 , 往会造 成电压 降低 ,并可能导致不具 往 备低电压穿越能 力的风电机组故障下跳机。同时 ,部分具备低 电压穿 越 能 力的风 电机 组在穿 越过程 中有功功 率降低 ,也会 影响到 系统频 率。风电场的接入对系统频率的影响取决于风 电场容量 占系统总容量 的比例 ,当风电场容量在系统 中所 占的比例较大时 ,其输 出功率 的随 机波动性对 电网频率的影响会 比较显著 。
确的动作 。 24 风 电接 入 对 电 能质 量 的影 响 随着越来越 多的风 电机组并 网运行 ,风 力发 电对 电网电能质 量的 影 响引起 了广泛关注 。风资源 的不确定性和风 电机组本 身的运 行特性
地方薄 弱电网相联结 ;含异步发电机的风力发 电机组运行时向系统输 送有功功 率 , 吸取无功功率 。
不再经过双向晶闸管 ,而是通过 已闭合的 自动开关直接流入电网 。 大 型风 电场并 网运行 多具有 以下特 点 :输入 风能 的变化有 随机 性 ;大 多风 电场距离 电力主系统和 负荷中心较远 ,所以一般风 电场与

风力发电对电网的影响

风力发电对电网的影响

风力发电对电网的影响:1、对电能质量影响:由于风能的随机性以及并网风组的运行特性,将影响电网的电能质量,主要表现为:电压波动,电压闪变,电压跌了及谐波。

2、对电网稳定性影响:接入电网末端,改变了配电网功率单向流动的特点;使系统潮流分布发生了变化;从而影响电网的稳定系。

3、大型风电机组,由于没有独立的励磁装置,并网时会产生5~8倍于额定电流的冲击电流;对于小容量的电网,并网瞬间会造成电网电压的较大幅度下降。

1、风电场规模问题电力系统中风电规模的大小采用以下2个指标来表征。

A)风电穿透功率极限。

风电穿透功率是指系统中风电场装机容量占系统总负荷的比例。

风电穿透功率极限定义在满足一定技术指标的前提下接入系统的最大风电场装机容量与系统最大负荷的百分比,表征系统能够承受的最大风电场装机容量。

B)风电场短路容量比。

风电场短路容量比定义为风电场额定功率与该风电场与电力系统连接点的短路容量比,表征局部电网承受风电扰动的能力。

以上2个指标的经验数据只供参考。

要确切分析电网接纳风电能力,还是应该通过对系统稳定性、电能质量、电网调峰能力等具体问题进行分析之后才能确定。

2、电压波动和系统稳定性问题在风电机组启动、退出和风速变化的情况下,往往会一起电压波动。

风电机组启动引起的电压波动可采用软并网启动方式和多台机组分组启动来解决。

但风速超过切出风速或系统发生故障时,风电机组会从额定出力状态退出并网状态,从而引起电网电压的突降。

而由于机端的电容补偿抬高了机组脱网前风电场的运行电压,因此脱网会使电网电压突降更加明显。

大型风电场的风力发电机几乎都是异步发电机,在其并网运行时需要从系统吸收大量无功,增加了电网的无功负担。

严重情况下,当系统发生三相接地短路时,有可能造成电网电压失稳。

因此在风电场接入电网之前应采用恰当的风电机组模型来计算分析系统电压稳定性问题。

同时,风电场应采取必要的措施预防此类问题,如分组投切电容器静止无功补偿装置、超导储能装置。

风电场并网对电网电能质量的影响

风电场并网对电网电能质量的影响
电压偏差 ( %) 风电场出力 MV A 功率 因数 风 电场 10 V 罗山变 10 V 1k 1k
母线
04 6 j.9 .8 +00 7 09 .8 29 .9
本次 电能质量计算 . 在考虑宁夏电网实际情况和各风 电场 的主流 谐波 电流 允许值 2 . o 8 10 0 62 O . 3 1 . 0 9 8 8 4 0 31 0 . 1 4
谐波电流
02 . 2
05 . 0
00 . 4
02 . 2
0 . 4 0
O2 . 0
1 典型风电场选择及接入变 电站最小短路容量
1 典型风电场选择 . 1
谐波次数
表 3 相关各次谐波电流注入允许值 ( A)
2 3 4 5 6 7
机 型基 础上 . 选定典 型站点~宁东试 验风电场进行分 析 , 此风 电场 采 用 G5 — 5 8 8 0双馈异步 型风力发 电机组 . 规划容量 为 4 .MW. 入 电 谐 波次数 95 接 8 1 2 1 4 2 3 2 4 2 5 压等级为 10 V. 电场规模较大 k 风 1 谐 波电流 允许值 S 10 . 5 3 44 0 . 3 2 49 3 . 1 350 1 7 7 8 .15 . 1 316 6 . 2 7 1 风 电场接入变 电站最小短路容量 . 2 利用 P A P 流和短 路计算模块 . SS 潮 在宁夏 电网冬大运行方式 下 , 计算宁东试验风 电场接 人时 , 宁夏 电网相关变 电站( 罗山变) 1 k 1 0 V母 3 电压总谐波畸变率 . 2 线 的最小短路容量为 2 6 . M A 70 9 V 6 风 电场所有机组 同时投运 , 在额定运行方式 下 , 考虑背景谐 波 未 情 况时 . 出相关变 电站 的 10 V母线各次谐波含有率 和电压 总谐 计算 k 1 2 风 电场 的电压偏差计算 波畸变率 如表 4 其 中电压总谐波畸变率选取三相 中的最 大值 。 。 根据宁东试 验风电场运行特 性 .考虑风 电机组几种典 型出力情 表 4 罗 山变电站的各次谐波含有率和电压总谐波畸变率 ( %) 况, 计算 风电场接人 系统时对 风电场 附近主要节点 电压造成 的影 响 , 变电站 2 3 4 5 6 7 8 其值如表 1 所示 。 罗 山 019 02 5 02 5 01O 010 03 8 0. 7 .O 7 .0 6 .4 3 .84 .6 2 .0 1 1 0 2 表 1 宁东试验风电场接入系统的电压偏 差值 ( %)
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风电场并网对电网电能质量的影响分析
白鸿斌1,王瑞红2
( ) 天津市津能风电有限责任公司 ,天津 3 天津市城西供电分公司 ,天津 3 1. 0 0 2 2 1; 2. 0 0 1 9 0
摘要 :对风电场并网运行后的电网电能质量进行分析和计算 , 首先对风电场并网运行引起闪变 和 谐 波 的 原 因 进行了分析 , 根据 I 最后结合实际算例对风电场并网运 E C 标准和有关国家标准给出闪变和谐波的计算方 法 , 风电场并网运行所带来的电能质量问题与风电机组类 行后的电能质量计算分析方法进行了说明 。 研究表明 , 应在风电场的规划阶段做好电能质 量 的 评 估 工 作 , 防止风电场接入电网后出现电能质 型以及网络结构有关 , 量问题 。 关键词 :风力发电 ;电能质量 ;谐波 ;闪变 ( ) 中图分类号 : TM 6 1 4 文献标志码 :A 文章编号 : 1 0 0 3 9 3 0 2 0 1 2 0 1 1 2 0 5 -8 -0 -0
Nw t
电网电压 Ug 假设电 网 为 无 穷 大 电 源 点 , r i d 为 若风电机组输出的有功功率和无功功率分 恒定值 ; 则有 别为 P 和 Q ,
P( Rw +Rg) Xw + Xg) +Q( i 烄 Ug - n d- r i d = Uw Uw i n d P( Xw + Xg) Rw +Rg) -Q( j 烅 Uw i n d P Rw +Q Xw P X w -Q Pw i Up -j c c = Uw n d- Uw Uw i n d i n d 烆 ( ) 1 )可 以 看 出 , 由式 ( 由于电网电压 1 Ug r i d 一 定,
图 1 风电机组并网示意 F i . 1 S k e t c h m a o f c o n n e c t e d w i n d t u r b i n e r i d - g p g
在 拐 点 之 后, 阻抗角度越大 角度越大闪变值越小 ; 闪变值越大 。 1. 2 闪变计算 根据 I 并网风力发电机组电 E C 6 1 4 0 0 2 1 标准 “ - , 能质量测试和评估 ” 可以计算出风电机组或风电 场在连续运行情况和切换操作情况下的闪变值 。 1. 2. 1 连续运行 风电场内多台机组连续运行时产出的总的闪 变计算式为
I n f l u e n c e o f t h e G r i d c o n n e c t e d W i n d F a r m o n P o w e r u a l i t - Q y
1 2 ,WANG B A I H o n b i n R u i h o n - - g g ( , , ; 1. T i a n i n J i n n e n W i n d P o w e r C o . L t d T i a n i n 3 0 0 2 2 1, C h i n a j g j , ) 2. T i a n i n C h e n x i P o w e r S u l C o . T i a n i n 3 0 0 1 9 0, C h i n a j g p p y j
第 1 期 白鸿斌等 : 风电场并网对电网电能质量的影响分析
·1 2 1·
而引起 风 电 机 组 机 端 和 其 他 节 点 的 电 压 波 动 和 闪变 。
1 3, 1 4] 影响电压波 动 和 闪 变 的 因 素 [ 还 有: ① 并
网点短路容 量 , 短 路 容 量 越 大, 闪 变 值 越 小。 ② 网 在闪变值 随 阻 抗 角 的 变 化 曲 线 中 , 阻抗 络阻抗角 , 角在 6 在拐点之前 , 阻抗 0 ° ~7 0 ° 时存在一个拐点 ;
; 修回日期 : 2 0 0 8 2 9 2 0 1 0 7 2 收稿日期 : -1 -1 -0 -1
端电压 ; Up Ug c c 为 风 电 场 并 网 点 电 压; r i d 为电网电
压; 变压器以及 Rw 和 Xw 分别为风电场送 出 线 路 、 场内集电线路的等效电阻和电抗 ; 和 Rg Xg 分别为 电网的等效电阻和电抗 ; I 为并网系统的电流 。
∑cψ v S 槡
i =1
2 ( i(k ,a) n, i)
( ) 3
风电机组捕获的风能可表示为
Pw =
1 () 3 c vw p λ AR ρ 2
( ) 2
的闪变计算式分别为
式中 : Pw 是风电 机 组 从 风 中 获 取 的 能 量 转 化 过 来 的风力机机械功率 ; c λ)为 风 机 的 p( ρ 为 空 气 密 度; 风能转换效率系数 , AR 为风轮扫过 λ 为叶尖速比 ; 的面积 ; vw 为风速 。 )可 知 , 由式 ( 风 电 机 组 的 输 出 功 率 与 风 速、 2 空气密度有关 , 风电机组的输出功率随风况的变化 在零功率和额定功率之间不断波动 。 定速风电机组 引 吸收的无功功率随输出有功功率的变化而变化 , 起电网电压的变化较大 ; 而双馈变速风电机组一般 采用恒功率因数控制方式 , 因此其无功功率波动相 对较小 。 受塔影 效 应 、 偏航误差和风剪切等因素的影 响, 叶轮在旋转过程 中 的 转 矩 不 稳 定 , 从而使风电 机组的输出功率发生波动 , 且这种波动随湍流强度 的增加而增加 。 典型的切换操作包括风电机组启 , 动、 停机和发电机组 的 切 换 ( 大小方式之间) 在机 切 换 操 作 会 引 起 功 率 波 动, 从 组切换操作过程中 ,
1. 1 引起闪变的原因 风力发电引起电压波动和闪变的根本原因是 并网风电机组输出功率的波动 。 简化的风电机组并 网示意图如图 1 所示 。 图 中: Uw i n d 为风电机组的机
。 风电机组中的电力电子装置是
风电系统主要的谐波源 。 变速风电机组的变频器在 风电机组运行过程中一直处于工作状态 , 因此变频 器产生的谐波会对电网的电能质量产生影响 。 本文首先对风电场并网运行引起闪变和谐波 问题的原因进行分析 , 并根据I E C 和国家相关标准 1 2] , 给出闪变和谐 波 的 计 算 方 法 [ 结合某实际风电 场接入地区电网的 工 程 实 例 对 电 能 质 量 的 分 析 方
第2 电 力 系 统 及 其 自 动 化 学 报 4卷 第1期 V o l . 2 4N o . 1 2 0 1 2年2月 P r o c e e d i n s o f t h e C S U-E P S A F e b . 0 1 2 2 g
当风电机组输出功率发生波动时 , 将会引起风电机 p 组机端电压 Uw c c 发生波 i n d 和风电场并网点电压 U 动, 从而引起电网电 压 发 生 波 动 , 当风电机组输出 功率波 动 幅 度 较 大 时 甚 至 引 起 可 察 觉 的 闪 变 现
1 1] 。 象[b s t r a c t I t i s n e c e s s a r t o a n a l z e a n d c o m u t e w i t h t h e w i n d f a r m c o n n e c t e d i n t o t h e o w e r u a l i t o w e r y y p p q y p , o w e r e n e r a t i o n r e s e n t e d t h e r e a s o n s c a u s i n f l i c k e r a n d h a r m o n i c s b w i n d a r e r e s e c t i v e l . r i d . F i r s t l p g p g y p y g y , T h e n t h e c o m u t a t i o n m e t h o d o f f l i c k e r a n d h a r m o n i c s a r e a n a l z e d b a s e d o n I E C a n d r e l a t i v e n a t i o n a l s t a n d - p y , , o w e r o w e r u a l i t r o b l e m s o w e r e n e r a a r d s . F i n a l l t a k i n a r e a l s s t e m a s e x a m l e c a u s e d b w i n d - p p q y p p g y g y p y t i o n a r e a n a l z e d . S t u d i e s s h o w t h a t c a u s e d b w i n d a r e r e l a t e d t o t h e o w e r u a l i t r o b l e m s o w e r e n e r a t i o n y y p q y p p g t e s o f w i n d a n d n e t w o r k s t r u c t u r e . E v a l u a t i o n o f t h e s h o u l d b e d o n e i n t h e s t a e o f e n e r a t o r s o w e r u a l i t y p g g p q y f a r m a a i n s t c a u s e d b w i n d w i n d l a n n i n o w e r u a l i t r o b l e m o w e r e n e r a t i o n . g y p g p q y p p g :w ; ; ; o w e r e n e r a t i o n o w e r u a l i t K e w o r d s i n d h a r m o n i c s f l i c k e r p g p q y y
风速变化 使 得 风 电 场 的 输 出 功 率 发 生 波 动 , 从而引起电网电压波动 。 风电机组自身固有的特性 ( 风剪切 、 塔影效应 、 叶片重力偏差和偏航误差等) 也可能导致电网电压波动 , 进而使电网出现可察觉 的闪变现象
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