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金刚狼UPC

铁虫 (初入文坛)

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[交流] 【原创】风力发电对电网的影响已有2人参与

风力发电依赖于气象条件，并逐渐以大型风电场的形式接入电网，给电网带来各种影响：风电场规模问题、对电能质量的影响、对系统电压稳定性的影响、对电网调峰的影响等等。
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。
3、谐波污染问题
   对于直接和电网连接的恒速风力发电机组，由于在连续的运行过程中没有电力电子元件的参与，因此没有谐波电流。当风电机组启动时，为减小并网过程对电网造成的冲击，往往采用双向晶闸管控制的软启动装置，启动时会产生谐波电流，但由于启动时持续时间很短，产生的谐波通常可以忽略。
为了提高发电效率，实现各种风速下的最大风能捕获，目前广泛采用变桨距调节控制的变速恒频风力发电机。其调节装置一般采用交—交变流器或交—直交变流器直接接入电网。如果此类风电机组电力电子控制装置的切换频率恰好在产生谐波范围内，则会产生严重的谐波问题，对电网造成谐波污染。较好的解决办法是结合无功补偿要求，在静止无功补偿装置的设计中，兼顾治理分电机组产生的谐波来选择滤波器参数。
4、对有功调度的影响
传统的发电计划的制定基于电源的可靠性和负荷的可预测性。但由于风能的随机性，风电场出力的预测水平还达不到工程实用的程度。虽然在建的风电场规模都不大，但由于风力发电处于起步发展阶段，且风力机组对电网调峰的压力高于一般其它类型的机组，一次风电场已有省级调度部门调度。
5、接入系统的方式
   风电场接入系统电压等级及接入风湿应视风电场规模、风电西欧那个出距离和周边电网情况而定。一般装机容量为30~100MW的风电场宜以110KV电压等级接入电网。为便于运行管理和控制，简化系统接线，节约送出工程投资，可架设单回110KV送出线路，不必满足“N-1”要求。
6、对电网企业经营的影响
   风力发电较高的投入，要求较高的上网电价保证其回报。但较高的上网电价将增大电网企业的购电成本。但国家已经出台了一些规章制度来解决这一问题，相关的规定还有待完善。

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