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风电并网对电网影响浅析

导读: 风电场出力的主要特点是随机性、间歇性及不可控性,主要随风俗变化。因此,风电并网运行给电网带来诸多不利影响。随着风电场的容量越来越大,对系统的影响也越来越明显,研究风电并网对系统的影响已成为重要课题,本文将就风电并网研究中的一些问题进行浅述。

  风电场出力的主要特点是随机性、间歇性及不可控性,主要随风俗变化。因此,风电并网运行给电网带来诸多不利影响。随着风电场的容量越来越大,对系统的影响也越来越明显,研究风电并网对系统的影响已成为重要课题,本文将就风电并网研究中的一些问题进行浅述。

  1、风力发电机主要形式

  分析风电并网的影响,首先要考虑风力发电机类型的不同。不同风电机组工作原理、数学模型都不相同,因此,分析方法也有差异。目前国内风电场选用机组主要有3种:

  1.1异步风力发电机

  目前是我国主力机型,国内已运行风电场大部分机组是异步风力发电机。主要特点是结构简单,运行可靠,此种发电机为定速恒频机组,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机率比较小,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素的要求,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电容器。由于风速大小随机变化,驱动异步发电机的风机不可能经常在额定风速下运转。

  1.2双馈异步风力发电机

  兆瓦级风力发电机普遍采用双馈异步发电机形式,是目前世界主力机型,该机型称为变速恒频发电系统。由于风力机变速运行,其运行速度能在一个较宽的范围内调节,使风机风能利用系数Cp得到优化,获得高的系统效率;可以实现发电机较平滑的电功率输出;与电网连接简单,发电机本身不需要另外附加的无功补偿设备,可实现功率因素一定范围内的调节,例如从0.95领先到0.95滞后范围内,因而具有调节无功功率出力的能力。

  1.3直驱式交流永磁同步发电机

  从大型风电机组实际运行经验中,齿轮箱是故障率较高部件。采用无齿轮箱结构则避免了这种故障的出现,可以大大提高风电机组的可利用率、可靠性,降低风电机组载荷,提高风力机组寿命。该机组采用直接驱动永磁式同步发电机,全部功率经A-D-A变换,接入电力系统并网运行。与其他机型比较,需考虑谐波治理问题。

  2、风电并网对电网影响分析方法

  由于风速变化是随机的,因此风电场出力也是随机的,风电本身这种特点使其容量可信度低,给电网有功、无功平衡调度带来困难。

  在风电容量比较高的电网中,可能产生电能质量问题,例如电压波动和闪变、频率偏差,谐波问题等。更重要的是,需分析稳定性问题,系统静态稳定、动态稳定、暂态稳定、电压稳定等。当然,相同装机容量的风电场在不同接入点对电网的影响是不同的,在短路容量大的接入点对系统影响小,反之,影响大。

  定量分析风电场对电网运行的影响,要从稳态和动态两方面进行分析。

  稳态分析,就是对含风电场的电力系统进行潮流计算。在稳态潮流分析中,风电场高压母线不能简单视为PQ节点或PU节点。

  含风电场电力系统对平衡节点的有功、无功平衡能力提出更高要求,要分析含风电场电网在电网大、小运行方式下,是否满足系统的安全稳定运行的各种约束。

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