风力发电的并网技术标准分析

风力发电的并网技术标准分析

摘要：主要比较了国内外常用风力发电的并网技术标准，分别从并网方式，电

能质量的电压偏差、频率、谐波等指标，保护与控制以及风电场低电压穿越等方

面进行了详细的分析。指出了国内现有标准存在的不足，在并网技术标准的制定

过程中，应综合考虑并网容量以及接入电网的电压等级等因素。

关键词：智能电网；风电；并网技术；标准

1、前言

风力发电、光伏以及燃料电池发电等分布式可再生能源由于其本身的不稳定性，给传统配电网的电压、电能质量、继电保护等方面带来了诸多不利影响。新

能源发电并网标准是推进新能源与智能电网发展的技术基础和先决条件。本文对

现有风力发电并网技术标准分别进行了比较，指出了风力发电并网标准中应该重

点考虑的问题。

2、风力发电概述

风的动能转变成机械动能，再把机械能转化为电能，这就是风力发电。风力

发电的原理，是利用风力带动风车叶片旋转，再通过发电机将旋转的动能，来促

使发电机发电。依据目前的风电技术，大约是每秒三米的微风速度（微风的程度），便可以开始发电。风力发电正在世界上形成一股热潮，因为风力发电不需

要使用燃料，也不会产生辐射或空气污染。

3、风力发电并网技术标准探析

许多国家和地区都针对自己的实际情况制定了风力发电系统并网技术标准，

如美国的IEEE，NEC，UL标准等，我国风力标准委员会及国家电网公司也制定了

风力发电系统并网标准。国际电工委员会在1994年率先制定了风力发电机系统IEC61400系列标准，并被日本和欧洲众多国家和地区接纳和采用，该系列标准主

要涉及风轮发电机系统的设计、安装、系统安全保护、动力性能试验以及电能质

量测试评定等方面的内容。此外，IEEE也提出了一些风能转换系统与公用电网互

联规范。中国国家标准是参考IEC61400系列标准和德国、丹麦等国家的风力发电并网标准而制定的。

4风力发电并网方式

目前，国内外的风力发电大多是以风电场形式大规模集中接入电网。考虑到

不同的风力发电机组工作原理不同，因此其并网方式也有区别。国内风电场常用

机型主要包括异步风力发电机、双馈异步风力发电机、直驱式交流永磁同步发电机、高压同步发电机等。同步风力发电机的主要并网方式是准同步和自同步并网；异步风力发电机组的并网方式则主要有直接并网、降压并网、准同期并网和晶闸

管软并网等。各种并网方式都有其自身的优缺点，根据实际所采用的风电机组类

型和具体并网要求选择最恰当的并网方式，可以减小风电机组并网时对电网的冲击，保证电网的安全稳定运行。

我国在制定风力发电并网国家标准GB/Z19963-2005时，只考虑到当时的风电规模和机组的制造水平，是一个很低的标准。近年来风电事业发展迅速，整体呈

现大规模、远距离、高电压、集中接入的特点，对电网的渗透率越来越高，为使

风电成为一种能预测、能控制、抗干扰的电网友好型优质电源，有必要对原有标

准进行升级完善。

5风力发电电能质量

大部分国家和地区的风力发电并网标准均要求风电场正常运行时满足本国家

和地区的电能质量标准。电能质量的指标有：电压偏差、频率、谐波。

1）电压偏差

表1给出了国内标准（GB / Z 19963-2005，国家电网公司《风电场接人电网

技术规定》）和IEEE 1001-1988对风电场正常运行电压范围和风电场并网点处电

压偏差限值的规定。

表1 对风电场运行电压范围的规定

2）频率

我国和欧洲国家电网额定频率为50 Hz，美国和加拿大电网额定频率为60 Hz，因此，各个国家对于本国电网的正常频率范围和频率偏差限值的规定有所不同。

大部分标准均规定，当电网频率偏移正常运行范围时，在某些频率范围内可

以允许风机短时间运行。我国国家标准和国网标准均要求频率与正常运行范围有

较小偏差时，风电场可以并网运行一段时间；偏差过大时，风电场机组应逐步退

出运行或根据电网调度部门的指令限功率运行。

3）谐波

GB / Z 19963与国家电网公司《风电场接人电网技术规定》中均指出L16-177，当风电场采用带电力电子变换器的风力发电机组或无功补偿设备时，需要对风电场注人系统的谐波电流做出限制。风电场所在的公共连接点的谐波注人电流

应满足GB/T14549-1993的要求，其中风电场向电网注人的谐波电流允许值按照风电场装机容量与公共连接点上具有谐波源的发/供电设备总容量之比进行分配。风力发电机组的谐波测试与多台风力发电机组的谐波叠加计算，应根据IEC61400-21有关规定进行。

6结语

加快制定各种形式新能源并网标准以及完善现有标准是推动智能电网发展的

原动力之一。目前，除了光伏发电和风力发电，我国还没有制定针对其他形式新

能源发电并网的技术标准和规范，而已制定的标准还不够成熟，尚需进一步发展

和完善。

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