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
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
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_0
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
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。
风力发电对电网运行的影响
潮汐 能等 都得 到 了广泛 的应 用。 在 这种 社会 经 济 背景 下，风 力发
３ ． ２针对 电能质量不 良影响的措 施 风 电机 组与 电网末 端连接 时会 在一 定程 度上改变配电网功率流 动的单 向性 ，而事实上 这种问题在起初规划 中总会被 忽略 ，这种现象 在很大程度上增加了风电场周围电网运行 的安
全隐患 ，使之超出 了规定的安全范围，严重时
（ ２ ）对 电网电压等级和输 电方式进行 适
发 电对 于 电网运 行带 来的 不 良影 响，并提 出了几 点有 效的 解 决措
施 ， 以 期 从 根 本 上 促 进 风 力 发 电 与 电 网运 行 之 间 的协 调 发 展 。
候还会 引发 电压崩溃 。与此同时 由于风力发电 当的改变 ，例如用超高压输 电方式代 替高压输 电方式，并对 自动控制装置上 的输 电线路进行 在运 行过程 中会 向电网中注入大量 的电量 ，这 改造或换新，可以在一 定程度 上有效避免 电能 会严重感染到电网频 率和运 行稳定性 。此外也 质量受到风力发电的不 良影响 。 会导致短路问题出现增大 了母线 、开关等装置
我 国地 域辽 阔，风 力资源 丰 富的地 区不 在少数，这 类地区通 常电网都比较薄弱 ，负荷 量较小，周围环境对 风电功率也 带来 了一定 的
容量进 ，并做好详细记录，以便 为风电并网的 约束 ，因此调整 电网潮流分布是必要手段，但 建设和发展提供有利的参考依据 ，同时 也为电 是在这样也会影响到电网节点电压。风 能无法 力企业在短时 间内提高风力并网的技术 水平提
控制 ，而且稳定性较差， 同时也具有一定的间 供 良好 的技术支持。 （ ３ ）针制 定合理 的风 力发电并网调 度管 歇性 ，导致风 电机组的运行也呈现出波 动性和 理制度 并不 断改进和完善 ，科学预测风 电场风 电功率，保证风电机 组的积极作用可 以充分发
风电并网对电网影响
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
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
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
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
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。
风电场对电网继电保护的影响
风电场对电网继电保护的影响摘要：随着我国经济的发展，我国的风电产业与电网建设也不断地发展，但是我国的风电产业与电网建设的发展不相适应，风能资源丰富地区的电网电源结构单一，网架薄弱，电力系统的备用容量不足，电网调节能力很差，“弃风”成了越来越突出的问题，随着大规模风电场的建立和并网运行，风电场对电网继电保护也产生了很大的影响。
本文主要探讨风电场对电网继电保护的影响。
关键词：风电场；电网；继电保护近年来，随着我国经济的迅速发展，电力电子技术也相继快速的发展，我国风电产业发展尤为迅速，大量新型大容量风力发电机组开始投入运行，风电装机容量迅猛发展，许多地区电网已实现互联，但由于互联传输功率极限的约束及动态频率的局限性，风电出力波动将会产生严重的地区有功功率平衡问题。
随着风电的引入，风电的随机性及负荷波动性的双重性作用将给系统频率控制带来更大的困难，而且这一困难将会越来越严重。
本文主要对风电场对电网继电保护的影响进行讨论。
一、风电并网对电网继电保护的整体影响1、风电场对继电保护配置方案的影响：通过对人工短路试验数据的分析可出，当有风电并网的系统发生故障时，在故障切除前，风电场可以类似于异步电机的方式向系统提供短路电流。
因此对电网而言，风电场接入电网后对快速动作的主保护有一定的影响。
异步风力发电机对并网联络线距离Ⅲ段保护动作特性也有一定的影响。
与风电场内部集电线保护不同，作为高压电网的联络线保护必须将风电场作为一个整体来考虑，由于风电场内机组和机群在空间上的分布性质，在类型上的差异，都会造成一定的影响。
2、对电网继电保护和安全自动装置的影响：风电电源接入后，由于升压变压器的接地，系统零序网络发生变化，联络线零序保护的灵敏度下降；并网联络线的自动重合闸功能将受到挑战，这主要是由于目前采用的检同期重合方式需要风电电源在并网点具有稳定性，而大规模风电场在联络线跳开后风机会进入动态过程，不能保证检同期成功，从而可能导致重合失败，最终造成风电脱网；由于风电场向电网馈出持续短路电流的能力差，除非装设专门的弱馈保护，否则并网点联络线保护性能差，拒动将成为常态。
风力发电对电网的影响
风力发电对电网的影响一、引言：能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。
目前全球能源消耗的速度逐年增加，大量的能源消耗，以带来很多的环境问题，如环境变暖、生态破坏、大气污染等，并且传统的化石能源储量有限，过度的开采利用将加速其消耗力度，在我国由于长期发电结构不合理，火电所占的比例过大，由此带来了日益严重的燃料资源的短缺和环境污染问题。
对于可再生资源的开发和应用有着重大的前途。
在各种各样的可再生自然资源中，风能有很大潜力，风能在发电的技术上日益成熟，商业化应用的提高，是最具有大规模开发利用前景的可再生自然资源。
经济方面，风力发电成本的不断下降，同时常规能源发电由于环保要求的增高，随着风力发电技术的成熟，风力发电的成本将有进一步降低。
当风电装机容量占总电网容量的比例较大时对输电网的安全和经济运行都会带来击。
大风天气时风电出力增加，会造成严重的输电瓶颈。
此外，大规模风力发电对系统小干扰稳定、频率稳定及电压稳定都有着不同程度的影响。
风力发电功率输出的随机波动很大且不可控，预测精度较差，这对发电运行计划方式以及系统备用容量也都提出了新的要求。
二、风力发电机的类型分析风电并网的影响，首先要考虑风力发电机类型的不同。
同风电机组的工作原理、数学模型都不相同，因此分析方法也有所差异。
目前国内风电机组的主要机型有3种，每种机型都有其特点。
2.1异步风力发电机国内已运行风电场大部分机组是异步风电发电机。
主要特点是结构简单、运行可靠、价格便宜。
这种发电机组为定速恒频机沮，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几率比较小，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数的要求，多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的电容器。
由于风速大小随气候环境变化，驱动发电机的风力机不可能经常在额定风速下运行，为了充分利用低风速时的风能，增加全年的发电量，近年广泛应用双速异步发电机。
风电技术发展对电力系统的影响有哪些
风电技术发展对电力系统的影响有哪些在当今能源转型的大背景下，风电技术作为一种清洁能源技术，取得了长足的进步。
风电技术的发展不仅为我们提供了更多的绿色能源，也给电力系统带来了多方面的影响。
首先，风电技术的发展增加了电力系统的能源供应多样性。
过去，电力系统主要依赖传统的化石能源，如煤炭、石油和天然气。
然而，随着对环境问题的日益关注和能源可持续发展的需求，风电作为一种可再生能源，逐渐成为电力供应的重要组成部分。
这种多样性有助于降低对有限且不可再生的传统能源的依赖，增强了能源供应的稳定性和安全性。
风电的大规模接入改变了电力系统的电源结构。
传统电源，如火力发电，其输出相对稳定且可控。
而风力发电则具有间歇性和波动性的特点。
这意味着风电的输出功率会随着风速的变化而不断变化。
在风速较高时，风电出力大；在风速较低时，出力则小。
这种不稳定性给电力系统的调度和运行带来了挑战。
为了应对这一挑战，电力系统需要更加灵活的调度策略和先进的预测技术，以更好地平衡供需关系。
风电技术的发展对电力系统的电能质量产生了影响。
由于风电输出的波动性，可能导致电压波动、频率偏差等电能质量问题。
这对于对电能质量要求较高的用户，如精密制造业等，可能会产生不利影响。
为了保障电能质量，电力系统需要采取一系列措施，如安装无功补偿装置、优化电网结构等。
在电网规划方面，风电的发展也带来了新的要求。
为了有效地消纳风电，需要建设更加坚强、智能的电网。
这包括加强输电线路的建设，提高输电能力，以及发展智能电网技术，实现电网的智能化监控和管理。
同时，在电网规划中还需要考虑风电的分布特点和季节性变化，以确保电网的可靠性和经济性。
从电力市场的角度来看，风电的发展也推动了电力市场机制的改革和完善。
由于风电的成本和价格与传统能源存在差异，需要建立合理的市场机制来促进风电的消纳和发展。
这可能包括制定差异化的电价政策、建立绿色证书交易制度等，以激励各方积极参与风电的开发和利用。
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：智能电网建设中的一个重要方面是解决以风能为代表的可再生能源发电的接入问题。
风力发电逐渐以大型风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。
下文就风力发电并网对电网的影响进行了探讨关键词：风力发电并网；电网；影响引言在各种可再生能源发电形式中，风力发电因其技术成熟和成本优势成为最具规模化商业开发前景的新能源发电形式。
一、风力发电基本原理风力发电机组是一种将风能转化为电能的能量转换装置，包括风力机和风力发电机两大部分，工作过程：空气流动的动能作用在风力机风轮上，推动风轮旋转起来，将空气动力能转变为风轮旋转机械能，风轮的轮固定在风力机轴上，通过传动系统驱动风力发电机轴及转子旋转，风力发电机将机械能转变成电能输送给负荷或电力系统。
二、风力发电并网运行的分析随着风力发电的快速发展，风电场的并网已成为必然的途径。
从风电问世以来，风力发电经历了独立运行方式、恒速恒频运行方式、变速恒频运行方式。
当今变速恒频发电系统已成为主流，但风力发电并网仍是热点的研究话题。
不管是哪一种发电类型，并网总是以保证电力系统稳定性为基本原则。
风力发电相比于火力发电和水力发电，由于其不稳定性需要更精确的并网控制技术。
并网运行时，需满足：电压幅值与电网侧电压幅值相等；频率与电网侧频率相同；电压相角差为零；电压波形及相位与电网侧的电压波形及相位保持一致。
这样保证了并网时冲击电流理想值为零。
否则，若并网产生很大的瞬时冲击电流，不仅损坏电力设备，更严重的是使电力系统发生震荡，威胁到电力系统稳定性。
从大的方向看，风力发电系统并网分为恒速恒频风力发电机并网和变速恒频风力发电机并网。
恒速恒频并网运行方式为风力发电机的转子转速不受风速的影响，始终保持与电网频率相同的转速运行。
虽然其结构简单、运行可靠，但是对风能的利用率不高，机械硬度高，而且发电机输出的频率完全取决与转速，如控制不好，并网时会发生震荡、失步，产生很大的冲击电流。
风电场并网对电力系统的影响及其分析
风电场并网对电力系统的影响及其分析近年来，随着能源的不断开发，风能作为一种新型的清洁能源备受关注。
为了有效利用风能资源，风电场并网已成为风电发展的必然趋势。
然而，风电场并网不仅给电网带来了各种优势，同时也带来了一些问题和挑战。
本文将从多个角度分析风电场并网对电力系统的影响。
一、对电力系统安全稳定运行的影响1. 电网短路电流问题风电场并网后，其接口点的电网等效电容值降低，转而增加了电网短路电流，会使电力系统的稳定性受到影响。
因此，在风电场的设计和设置上，需要考虑到电网短路电流问题，以确保电力系统的安全稳定运行。
2. 电网故障问题风电场并网后，电力系统的故障处理将变得更加困难，因为电力系统中任何一个节点的故障都会影响整个电网的运行。
如果风电场的故障诊断和恢复能力没有及时跟进，容易导致电网故障扩散，从而影响到电力系统的运行。
因此，为了保持电力系统的稳定运行，风电场并网需要有一个可靠的故障诊断和恢复系统。
二、对电力系统能源结构的影响1. 电力系统可再生能源比例提高随着风电场的逐步普及，其并网信息与维护技术越来越成熟，风电场的电力贡献比例也不断提高，从而实现了电力系统可再生能源比例的增加。
这是电力系统实现清洁能源发展的非常重要的一步。
2. 反问题发电由于风电场的发电量和消费负载之间难以保证完全匹配，因此容易造成风电场的发电功率与消费负载之间的失衡，产生反问题发电。
这意味着发电功率无法被调节，更加明显的反问题发电情况会影响电力系统的稳定性，甚至可能导致电力系统失去稳定运行状态。
三、对电价的影响随着风电场逐渐普及，电力系统的电价也将会受到影响。
风电场的发电成本相对传统的火电等能源要低得多，这意味着风电场的并网将对电价产生一定程度的影响。
四、对能效的影响风电场并网后，对于电力系统的能效也发生了变化。
风电场的巨大容量意味着可以充分地利用风能资源，从而使能源利用效率更高，降低燃料消耗量和温室气体排放量，实现电力系统的绿色低碳化。
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。
第五章并网风电场对电网的影响
风电场电气工程
风电场电气一次系统
第5章 并网风电场对电网的影响
系统提供无功功率（Qw>0）。
以上两种情况，都需要在风电场的升压变电站内安装无功补 偿设备。
风电场电气系统
风电场电气一次系统
5.2.4 风电场对电网短路电流的贡献
5.2.4.1 不同类型发电机的短路电流组成
1. 同步发电机的短路电流
图形： 8
6
4
i (pu)
A
2
0
-2
0.50
0.75
t/s 1.00
出，会导致电力系统突然出现大量的功率缺额。
为了减小突然失去大量风电对系统的影响及解决与滞后效应
有关的问题，一些风电机组制造商提供的风电机组的功率曲
线不是在切出风速时突然切出，而是随着风速增加，逐步减
少功率。
风电场电气系统
风电场主要一次设备
5.1.2 风电场的集群效应 风电的集群效应对于电力系统的运行及电能质量都有正面的 影响。 （1）一个风电场内风电机组的台数。阵风不会同时吹过所 有的风机，风电场内的风电机组数量不需要很大就可以达到 非常平滑的效果。 （2）多个风电场的地理分布范围。多个风电场位于更广的 地理范围会大大减小风速的日峰值和气象峰值对电力系统的 影响，因为变化的气象模式不会同时影响所有的风机。
第二部分与无功功率和电抗有关，要改变电压损耗有
两种办法：一是改变元件的阻抗参数；二是改变电网
风电场并网对电网影响的分析
风电场并网对电网影响的分析随着人们对清洁能源的需求日益增长，风力发电逐渐成为一种越来越受人们欢迎的可再生能源。
而随着风电场的建设和使用规模的不断扩大，将风力发电纳入全国电网逐渐成为一个必然的趋势。
本文将从风电场并网入手，分析风电场对电网的影响，讨论如何最优地解决并网过程中所存在的问题。
一、风电场并网的基本概念风电场并网是指将一个或多个风力发电机组接入电力系统，并形成稳定的、可靠的、具备一定发电能力的电力系统。
并网的过程可以分为三个阶段：调试阶段、接入阶段和运行阶段。
在调试阶段，风电场需要逐步调试风电机组的性能参数，保证其满足电力系统的要求。
在接入阶段，需要进行技术论证和审批，并按照电网规划和定义的接入容量接入电网。
在运行阶段，需要参与电力市场的交易和调度，并按照电力系统的要求进行发电和用电的平衡控制。
二、风电场并网对电网的影响风电场并网对电网的影响主要表现在以下几个方面：（一）对电网安全有积极作用风电场的并网可以有效地减少电网的压力，提高电网的稳定性。
并网后，通过尽可能地利用不同区域间的风力资源，可以大幅度降低电网的负荷峰值，并增加供电能力和电网的抗干扰能力。
此外，风电场可以通过与其他能源源的集成，形成创新的能源系统，提高整个能源系统的稳定性和可靠性。
（二）对电网的负载均衡产生影响随着风电场的规模增大，风电产生的电量的波动越来越大，对电网的负载均衡产生越来越大的影响。
由于风力发电的特点是容量性不足，且不具备可调节性，因此风电场的并网往往会对电网的负载均衡产生负面的影响。
为了解决这个问题，需要通过合理的能源组合和储能技术，来平衡风电产生的不稳定性和电力系统的负荷。
（三）对电网调度与市场交易产生影响风电场的并网可以对电网的调度和市场交易产生影响。
由于风电发电的波动不可预知，因此在进行市场交易和电网调度时，需要合理制定风电发电的计划和调度策略，以保证电力系统的规划和调度完整实现。
三、风电场并网的应对策略要充分发挥风电场的优势，避免其带来的负面影响，需要通过采取一些应对策略来解决并网过程中所存在的问题。
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起动时的问题已经用软起动等技术基本解决
风电场对电压影响：慢速电压变化
慢速电压变化可用潮流计算来分析。在最高（对应最小负荷和风电最大）和最低 （对应最大负荷和没有风电）两种电压水平情况下的电压分布。节点1是高压变压 器的中压节点，其电压设定为常值1.0（p.u）。五台750kW的风机所构成的风电场 连接于节点54-58，而所有其它节点通过低压变压器和低压线与用户相连。
W=[(P- p)2 +(Q + q)2]R/V02
风力发电对配电网损耗的影响(续)
功率损耗取决于有功和无功负荷与风电场发电量的相对大小， 网络损耗可能降低，也可能增加。因此一年中有的时期可能
W=(P2 +Q2)R/V02
损耗增加，而另外的时期损耗可能降低。
W=[(P- p)2 +(Q + q)2]R/V02
采用分步补偿方式，根据运行工况进行自动分组投切。当电机满载时， 功率因数一般都能补偿到0.95以上，补偿结果：
发电机负荷（%）
0 25 50 75 100 125
补偿后功率因数（cosφ）1.0 1.0 1.0 0.99 0.99 0.98
5．4 对电网稳定性的影响
风电接入系统引起的稳定问题主要是电压稳定问题。 正常运行时风电穿透功率过大会引起电压崩溃。因为普通的无功补偿方
END
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无功功率负荷和电压控制
△V= V1-V0= (PR-XQ)/V0
有风电时，配电网的设计趋势受电压考虑的驱动而不是由设备的热极 限来驱动。风电场并网常常受电压波动考虑的制约。
评估电压极限的方法。通常考虑两种工况： (1) 风电场最大输出而网络负荷最小→电压升高 (2) 风电场零输出而网络负荷最大→电压降低
系统稳定性算例
•考虑停运一条132kV馈线 作为紧急事故状态； •当地负荷和当地发电量 均很少； •在高风电穿透功率下在 非停运馈线（节点1至节 点2）会造成热过负荷； •当风电功率超过100MW 时严重电压跌落 •当风电发电量超过 140MW时将发展为电压 崩溃
电压随风电注入功率的变化
△V= V1-V0= (PR-XQ)/V0
改善电压措施：功率因数校正电容器
每台风力发电机都设有无功补偿装置：可投切电容器，SVC
最大无功补偿量是根据额定功率时无功补偿量必须保证功率因数达到 设计的额定功率因数，一般为大于0.98。
丹麦N43/600kW异步风力发电机组的功率因数是0.62~0.87，每台风力 发电机都装有电力电容器200~300kvar。
对电网继电保护装置的影响（续 ）
风电扬的保护配置：33/11kV变压器中心点直接接地或经电阻接 地，两侧装有断路器。11kV/0.69kV变压器中性点可直接接地或 不接地，两侧装有负荷开关。发电机中性点不接地。
系统通常配置断路器和熔断器，采用电流速断和延时过流（反时 限特性）保护等。
与常规配电网保护不同，风电是间隙性的，风电场中有些元件通 过的潮流可能是双向的。风力发电机组在有风期间都是和电网相 连的，当风速在起动风速附近变化时，为防止风电机组频繁投切 对接触器的损害，允许风电机组短时电动机运行。此时会改变系 统的潮流方向，容易引起保护装置的误动作。
提高系统的备用容量 采取优化的调度运行方式。
5．3 对电网电压的影响
风电出力变动大，多数采用感应电机，需从电网吸收无功建立磁场： 大多在电网的边缘即电网的薄弱点（短路容量较小的点）联网，所以在联
网时必然会影响电网的电压质量和电网的电压稳定性。 影响有慢的（稳态）的电压波动，快的电压波动（导致闪烁），波形畸变
风电引起的保护问题
瞬时故障跳闸后又重合于故障
邻近馈线故障，风 电也提供短路电流 引起不必要的断开 风电
对电网继电保护装置的影响（续 ）
并网运行的异步发电机没有独立的励磁机构，在电网发生短路故障时 由于机端电压显著降低，发电机失去励磁，很难向电网输送短路电流。 异步发电机在三相短路故障时仅能提供很小的持续短路电流（I≈0）， 两相短路时异步发电机提供的短路电流最大。
网络中的电气损耗是因风电的存在而变化的，所以如果损耗降低了，风电场可受得到
奖励；如果损耗增加了，风电场必须支付该费用。
如何确定风电场的影响? “置换法” :简单的方法是分别计算有和没有风力发电时网络 损耗，计算可以针对一个典型网络负荷和发电机（风电场）输出进行。
在英国置换法被用来计算损耗调节因子。损耗调节因子用来对配电网络和输电网络连 接点负荷需求/发电量也就是配电网损耗总加。英国损耗调节因子5~10%范围。
软起动并网原理与过程
风力机将发电机带到同步速附近，发电机输出端断路器闭合，发电 机经一组双向晶闸管与电网连接，双向晶闸管的触发角由180o向0o打 开，双向晶闸管的导通角由0o至180o逐渐增大。
电流反馈对双向晶闸管导通角的控制，冲击电流限制在1.5~2倍额定 电流以内，从而得到一个比较平滑的并网过程。
（即谐波），电压不平衡（即负序电压），瞬态电压波动（即电压跌落和 凹陷）等。例如：
由于风速变化、风机投切、风湍流等引起电压波动。当无功补偿不足时，有功 和无功潮流都有发生反向的可能性，在这种情况下，电压的升降和输电线的 R/X有关系。
风电的出力中存在周期短（1Hz级）且变动大的功率波动现象，所以容易发生 电压脉动。主要起因是由于塔架遮蔽造成的气流紊乱。
抑制并网冲击电流的方法
在感应发电机与三相电网之间串接电抗器，使系统电压不致下跌过大， 待并网过渡过程结束后，再将其短接。
人工干预使风电场的风电机组不同时起动，限制风机启动时对电网的冲 击。
采用双向晶闸管控制的软并网方式（soft start）。目前软并网技术的控 制方式有两种，一是电压谐波方式，另一种是限流方式。整个软启动过 程可以在几百毫秒到一秒钟内完成，也就是在十几个周波到几十个周波 内完成。
由于电能转换系统可控硅控制元件和电容器产生的谐波电压。 起动时需要较大的起动电流，有引起系统瞬时电压下降的危险。
对电网电压的影响（续）
从经验看，大量引入风电产生的联网问题主要是薄弱系统的 电压问题，逆潮流引起的静态电压问题较多，其次是闪变问 题， 解决办法：加装无功补偿设备和调相设备或减少系统阻抗
异步发电机功率关系与简化等值电路
功率关系与简化等值电路
r1 x1
r2 x2
Pcu1
rm PFe Pcu2
I x1 r2/s x2
U
xm
Pe
xm PM
PΩ r2(1-s)/s
I
x1
r2/sபைடு நூலகம்
x2
冲击电流的影响因素和危害 U xm
影响异步发电机并网时的冲击电流大小的因素：
—
发电机本身暂态电抗，
并网过程结束后，将双向晶闸管短接。
齿轮箱 风力机
感应发电机
电网 断路器
5．2 对电网频率的影响
风速的随机性决定着风机出力的随机性。风机的并网与脱网很难预测， 风电实际上是系统的一个干扰源。
当风电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 电网频率的影响就是显著的，影响了电网的频率质量和一些频率敏感负 荷的正常工作。
目前，许多国家并不考虑风电引起的网络损耗的变化。
风电发电对输电系统损耗也有改善。
无功功率负荷和电压控制
损耗计算公式还表明，如果要使网络损耗最小化，就希望风电机尽可能运行 在单位功率因数（即q = 0)。
降低无功流动反映在许多公司的电价中，用户要承担一个周期内吸取的无功 电量(kVArh)或峰值无功功率(kVAr)(这样的电价通常用于有功和无功都向同一 个方向流动的情况)。
x
' d
小，电流大；
— 并网时的电压大小，U大，电流大；
— 其有效值还与并网时的滑差S，S越大，交流暂态衰减时间越长，并网时冲 击电流有效值也就越大。
风力发电机组与大电网并联时，合闸瞬间的冲击电流对发电机及电网系统 安全运行不会有太大影响。
对小容量的电网系统或接入点短路容量很小时，并网瞬间会引起电网电压 大幅度下跌，从而影响接在同一电网上的其他电气设备的正常运行，有可 能导致电机保护开关动作，使并网失败，甚至会影响到小电网系统的稳定 与安全。
5.7 风力发电对配电网损耗的影响
风力发电接入配电网将改变有功和无功功率的流动，因此将改变网络 中的电气损耗。
没有风电场时，当向负荷提供有功功率负荷P，无功功率Q时，经配 电馈电线电阻R，在电路中的电功率损耗为W=I2R，近似等于 W=(P2 +Q2)R/V02
如果风电机连接于母线，输出有功功率p和输入无功功率q，则损耗近 似为
风机出口电压是低压系统如0.69kV，折算到35kV(或更高电压等级)侧 时其阻抗需乘以K2＝（U35／U0.69）2，因此从35kV侧的等值电路来 看，风力发电机及相应的低压电缆相当于一个很大的限流电抗，短路 电流无法送出。
风电场故障电流主要是公用电网电源提供的。风电场保护的困难是要 根据有限的故障电流识别故障的发生。
常规配电网中无功潮流的任何减少都将导致网络上较小的电压波动（有负荷 时电压跌落）。然而当用于风力发电时，它们也可能有不同的结果，风力发 电送出有功时，为网络电压控制而吸取一些无功功率，因而限制电压升高可 能是值得的。 这种情况下，发电机吸取无功功率以控制由于有功功率输出引起的电压升高， 但要为这些无功需求收费。
风电引起的保护问题
风电接入配电网，则由继电器 感知的故障电流可能增加或减 少，取决于发电机和故障的位 置；
K1处故障，由10KV馈线继电器 看到的故障电流增加了，而在 K2处故障，由10KV馈线继电器 看到的故障电流可能减少了， 因为风电的接入，K2处故障时， 风电接入点残压提高了，由系 统提供的短路电流小了。