風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響及改善措施

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6.對繼電保護(hù)裝置的影響

與常規(guī)配電網(wǎng)保護(hù)不同，通過風(fēng)電場與電力系統(tǒng)聯(lián)

系線的潮流有時是雙向的。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在有風(fēng)期間都和電網(wǎng)相連，

當(dāng)風(fēng)速在起動風(fēng)速四周變化時，為防止風(fēng)電機(jī)組頻繁投切對接觸器

的損害，同意風(fēng)電機(jī)組短時電動機(jī)運(yùn)行，此時會改變聯(lián)系線的潮流

方向，繼電保護(hù)裝置應(yīng)充分合計(jì)到這種運(yùn)行方式。其次，并網(wǎng)運(yùn)行的

異步發(fā)電機(jī)沒有獨(dú)立的勵磁機(jī)構(gòu)，在電網(wǎng)發(fā)生短路故障時，由于機(jī)

端電壓顯著降低，異步發(fā)電機(jī)僅能提供短暫的沖擊短路電流。此外，

由于目前一般風(fēng)機(jī)匕口電壓大都是690V,折算到35kV(威更高電壓

等級)側(cè)時其阻抗需乘以=(u35/Uo6),因此從35kV側(cè)的等值電路

來看，風(fēng)力發(fā)電機(jī)及相應(yīng)的低壓電纜相當(dāng)于一個很大的限流電抗，

短路電流無法送出，因此風(fēng)電接入點(diǎn)的保護(hù)配置要合計(jì)到風(fēng)電場的

這一特點(diǎn)?？傊?，風(fēng)電場故障電流主要由公用電網(wǎng)電源提供，風(fēng)電場

保護(hù)的技術(shù)困難是如何依據(jù)有限的故障電流來識別故障的發(fā)生，從

而使保護(hù)裝置快速而準(zhǔn)確地動作。

7、大容量風(fēng)電并網(wǎng)電網(wǎng)故障對潮流的影響

在電網(wǎng)發(fā)生事故時，系統(tǒng)電壓瞬時發(fā)生變化，風(fēng)機(jī)

在自身保護(hù)特性的作用下，降低了出力，系統(tǒng)潮流重新分布，重要

聯(lián)系線潮流變化顯然。通過電網(wǎng)實(shí)際故障經(jīng)模擬計(jì)算故障狀況下風(fēng)電

機(jī)組出力變化對系統(tǒng)潮流的影響，因此在各種工況計(jì)算時，應(yīng)充分

合計(jì)風(fēng)電機(jī)組出力對計(jì)算結(jié)果的影響。積存風(fēng)電運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，對故障期

間風(fēng)電受低電壓能機(jī)組的實(shí)際動作、出力變化狀況提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以

提升仿真計(jì)算的準(zhǔn)確度，更好地掌握在風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)時的系統(tǒng)運(yùn)行

經(jīng)驗(yàn)。

8、電網(wǎng)電壓不平衡對風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的影響

.潮流計(jì)算是獲取電網(wǎng)運(yùn)行狀況和分析電網(wǎng)穩(wěn)定狀態(tài)的

基礎(chǔ)工具.一些風(fēng)力發(fā)電的相關(guān)研究已經(jīng)使用了潮流計(jì)算。這些研究

近似認(rèn)為系統(tǒng)三相立衡.潮流可以采納單相代表三相來處理.然而為

了研究電網(wǎng)的三相式平衡運(yùn)行.三相必須分別計(jì)算。由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)

并網(wǎng)點(diǎn)電壓取決于系統(tǒng)電壓.而風(fēng)力發(fā)電機(jī)組汲取的無功功率及機(jī)端

電容補(bǔ)償?shù)臒o功功率與并網(wǎng)點(diǎn)電壓有關(guān)。因此風(fēng)力發(fā)電機(jī)組母線電

壓、無功均為未知量。風(fēng)力異步發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng),發(fā)出有功功率.汲取

無功功率。同時電網(wǎng)通過發(fā)電機(jī)終端電壓影響風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)的關(guān)系實(shí)際上是功率和電壓之間的關(guān)系.通過適

當(dāng)連接電網(wǎng)和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的模型可以進(jìn)行綜合仿真.仿真步驟如

下：

(1)設(shè)t=tO(tO是仿真周期的起始時間)，洽出各

母線電壓各相初始值；

(2)應(yīng)用t隨時風(fēng)速和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組終端電壓當(dāng)前

值，進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動態(tài)仿真，計(jì)算出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有功、無功功

率；

(3)進(jìn)行電網(wǎng)三相潮流計(jì)算，得到修正后電壓；

(4)應(yīng)用t隨時風(fēng)速和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組終端電壓當(dāng)前

值，進(jìn)行風(fēng)力發(fā)電機(jī)組動態(tài)仿真，計(jì)算出風(fēng)力發(fā)電機(jī)組有功、無功功

率；

(5)如果有功和無功功率的初始值與修正后的修正

值非常接近(誤差10-3),則進(jìn)入第6步，否則返回第3步；

(6)t=t+$t($t是時間步長);

(7)判斷：是否ttend(tend仿真周期的截止時間),

如果此式成立，進(jìn)入第8步，否則返回第2步。

四、改善風(fēng)電場對電網(wǎng)影響的措施

風(fēng)力發(fā)電的并網(wǎng)對電網(wǎng)的電能質(zhì)量和安全穩(wěn)定運(yùn)行

帶來的負(fù)面影響，可以通過一些有效措施得到改善，進(jìn)一步降低風(fēng)

電對電網(wǎng)的影響。

1.無功補(bǔ)償技術(shù)

改善風(fēng)電系統(tǒng)運(yùn)行性能的無功補(bǔ)償技術(shù)包括風(fēng)電場

出口安裝動態(tài)的無功調(diào)節(jié)裝置(svc)、具有有功無功綜合調(diào)節(jié)能力的

超導(dǎo)?g(SMES)裝置等措施。靜止無功補(bǔ)償器(svc)可以快速平滑地調(diào)

節(jié)無功補(bǔ)償功率的大小，提供動態(tài)的電壓支撐，改善系統(tǒng)的運(yùn)行性

能。將SVC安裝在風(fēng)電場的出口，依據(jù)風(fēng)電場接入點(diǎn)的電壓偏差量來

控制svcl,償?shù)臒o功功率，能夠穩(wěn)定風(fēng)可場節(jié)點(diǎn)電壓，降低風(fēng)電功

率波動對電網(wǎng)電壓的影響。SMES可以在四象限靈活調(diào)節(jié)有功和無功

功率，為系統(tǒng)提供功率補(bǔ)償，跟蹤電氣量的波動。在風(fēng)電場出口安裝

SMES裝置，充分利用SMES有功無功綜合調(diào)節(jié)的能力，可以降低風(fēng)電

場輸出功率的波動，穩(wěn)定風(fēng)電場電壓。

2.風(fēng)電場通過輕型直流輸電(HVDCLight)與電網(wǎng)相

連

輕型直流輸電(HVDCLight)是在電壓源換流器(VSC)

技術(shù)、門極可關(guān)斷晶閘管(GTO)及絕緣柵雙極晶體管QGBT)等全控型

功率器件基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。由于使用了基于PWM控制的VSC結(jié)構(gòu)，

HVDCLight具有直流輸電的優(yōu)點(diǎn)。HVDCLight不僅解決了分散電源接

入的輸電走廊問題，而且其靈活的無功、電壓調(diào)節(jié)能力，打破了短路

容量比對風(fēng)電場容量的限制，同時也改善了交流系統(tǒng)的穩(wěn)定性和電

能質(zhì)量，是風(fēng)力發(fā)電等分散電源與電網(wǎng)相連的一種理想選擇。

3.變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組

隨著電力電子元件的性價比不斷提升，將來幾年變

速恒頻電機(jī)、雙饋電機(jī)等新型發(fā)電機(jī)組開始在風(fēng)機(jī)上推廣應(yīng)用，風(fēng)電

場可以像常規(guī)機(jī)組一樣，承當(dāng)電壓及無功控制的任務(wù)，以最大限度

提升風(fēng)能的利用效率。使用變速恒頻風(fēng)電機(jī)組有幾種方案可供選擇：

采納通過電力電子裝置與電網(wǎng)相連的同步發(fā)電機(jī)；或者采納變速恒頻

雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)風(fēng)機(jī)以最正確葉尖比運(yùn)行，比變槳距控制的

實(shí)現(xiàn)更簡單、更經(jīng)濟(jì)。

五、結(jié)論

風(fēng)力發(fā)電是一種新能源，風(fēng)能是近期最有大規(guī)模開

發(fā)利用前景的可再生能源，許多國家都制定了風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展規(guī)劃和

激勵政策，以加快技術(shù)改善和市場開拓。目前并網(wǎng)風(fēng)力發(fā)電是大規(guī)模

利用風(fēng)能最經(jīng)濟(jì)的方式，隨著技術(shù)的發(fā)展和規(guī)模的擴(kuò)展，風(fēng)力發(fā)電的

成本還將繼續(xù)下降。中國電力部年決定加快風(fēng)力發(fā)電的商業(yè)化進(jìn)程，

將清潔的風(fēng)能作為世紀(jì)能源可繼續(xù)發(fā)展的一個重要組成部分,所以研

究風(fēng)力發(fā)電技術(shù)刻入容緩。