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风电并网对电压稳定的影响

导读: 风能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源,风力发电因为技术比较成熟,可形成规模开发,近年来得到迅速发展。

  随着能源问题和环境问题的日益凸现,世界各国都重新调整各自的能源策略,大力开发新能源。风能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源,风力发电因为技术比较成熟,可形成规模开发,近年来得到迅速发展。

  目前,我国风电发展进入一个快速发展时期,2006年是我国实施《可再生能源法》的第一年,风电建设步伐明显加快,到2006年底,装机总容量达到约230万kW。由于风力发电机组常采用不同于传统同步发电机组的发电技术,其稳态和暂态特性都与传统同步发电机组不同;大规模风电并网后,电网的电压稳定性、暂态稳定性和频率稳定性都会发生变化。

  不同类型的风电机组,由于其结构不同,对电网的影响也不一样。恒速恒频风电机组主要采用风力机驱动异步感应电机发电,然后直接接入电网;由于异步感应电机在发出有功功率的同时,需要从电网吸收无功功率,因此,其电压稳定性较低。变速恒频风电机组由于可实现最大风能捕获、减少风轮机组机械应力等优点,成为主要的发展方向;其中基于双馈感应电机的风电机组由于降低了电力电子装置的容量,近年来,得到了广泛的发展;但由于变速恒频风电机组采用了电力电子装置,使得电磁功率与机械功率解耦,无法向电网提供惯性响应,对电力系统的频率稳定性产生不利影响。

  随着我国对风电建设力度的加大,风电装机规模不断增加,大规模风电并网对电力系统产生的影响将逐渐突出,由此带来的相关系统问题将成为我国风电发展的主要制约因素之一。大规模风电并网有两种情况:一是大型风电场接入输电网,二是多个小型风电场接入电力系统某一地方的配电网。小规模风电场并网对电力系统的影响主要是以下几个方面:稳态电压值的上升、过电流、保护装置的动作误差、电压闪变、谐波、浪涌电流造成的电压降落。大规模风电场并网对电力系统的影响除了以上那些方面外,还会有电力系统的震荡和电压稳定性问题。因此只有对大规模风电场并网才有必要考虑电压稳定性问题。

  风电机组类型和无功特性

  目前大型风力发电机组一般有两种类型,一种是采用异步发电机的固定转速风电机组,另一种是采用双馈电机或通过变频器并网的变速风电机组。固定转速风电机组发出有功的同时吸收无功功率,不具备调压能力,其电压通过无功补偿和调节系统电压水平来调整;通过变频器并网的变速风电机组不具备发无功能力,但通过调节变频器,可以使并网时功率因数达到很高水平;变速恒频风电机组具备调压能力,在发出有功功率的同时可以发出无功功率,并可根据系统需要在一定范围内调节无功输出,但从目前国内安装的变速恒频风电机组情况来看,大部分没有应用调压功能,运行中保持机端功率因数为1.0。

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