风力发电原理与应用讲座

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1、风电场接入系统分析绪论一风力发电技术现状及发展趋势风电场的电能质量问题二风电场接入时对电力系统的影响内容：重点：风电场接入对电力系统的影响三课堂讨论：当前研究热点一风力发电技术现状及发展趋势全球发展现状国内发展现状风力发电技术的发展趋势1.1全球发展现状图1：1996-2007年全球风电每年新增装机容量图2：1996-2007年全球风电累积装机容量图4：2007年各国风电装机容量占有率情况注：2008年全球风电增长28.8%，累计风电装机容量已经超过了12.08万兆瓦，相当于减排1.58亿吨二氧化碳。美国西班牙中国印度德国法国意大利波兰英国澳大利亚

2、图3：风电市场年消费量1.2国内发展现状图6：1997--2007中国风力发电装机容量注：2008年新增风电装机容量达到719.02万千瓦，新增装机容量增长率达104.8%，累计装机容量跃过1300万千瓦大关，达到132422万千瓦。图5：中国风资源分布图注：截止到2009年初，全国已经有25个省份、直辖市、自治区具有风电装机。编号名称装机台数（台）装机容量（kW）编号名称装机台数（台）装机容量（kW）1河北3433257509福建90887502内蒙66850889010山东1611446003辽宁33423226011广东3772111404吉

3、林30325271012海南1887005黑龙江18616575013甘肃1631277506上海182440014宁夏1951594507江苏6810800015新疆329206610全国33112598810表1：2006年各省的风电装机台数和装机容量1.2国内发展现状1.3风力发电技术的发展趋势风电机组单机容量持续增大1采用变桨距和变速恒频技术2目前最为常见的风力发电机组形式：水平轴、三叶片、上风向、管式塔的统一形式1、电力电子技术日新月异2、新材料涌现3、工艺不断完善无齿轮箱风电机组的市场份额迅速扩大3二风电场接入对电力系统运行的影响（1）

4、风力的随机性和间歇性，风电场的有功输出具有随机性，大小取决于风速的变比，而常规能源的有功输出和无功输出都可以准确预测；（2）目前运行的风电机组有大量的异步发电机，虽然在机端出口处装设无功补偿电容器组，但在输出有功的同时，发电机仍然会吸收无功；而常规能源机组都是同步发电机组，同时输出有功功率和无功功率；（3）相对于常规能源机组，风电机组的单机容量较小，大量风电机组并列运行是风电场的重要特点；2.1风力发电与常规能源发电的基本区别二风电场接入时对电力系统运行的影响（4）常规能源发电机组对电网调频和调压有着重要的作用，往往需要运行人员值守；目前，风电机组

5、一般不参与系统调整，可以做到无人值守，系统运行参数超过一定范围时，风电机组自动停机。风能的随机性和间歇性决定了风力发电机的输出特性也是波动的和间歇的。异步发电机在发出有功功率的同时，要从系统吸收无功功率，并且其无功需求是随有功输出的变化而变化的。随着风电场容量在系统中所占比例的增加，风电场对电网的影响就会越来越显著。2.2风电场规模的影响1衡量风力发电规模的两个指标2.2风电场规模的影响2.2风电场规模的影响2风电场最大注入功率的影响因素（1）风电场接入点负载能力的强弱；（2）风电场与电网的联接方式；（3）系统中常规机组的调节能力的大小；（4）风电

6、机组的类型和无功补偿状况；（5）地区负荷特性;（6）其他等。大型风电场对电力系统运行和质量有着重要的积极影响。增加风电场内部的风机数。增加风机数减少湍流（阵风）的影响。在理想条件下，功率输出的变化百分比是n-1/2，n就是风机数。为了得到一个光滑的输出，风机数目不需要非常大。在更广阔的区域内安装风机。更广阔的分布位置减少气候性变化带来的影响。在一个很大的地带内的风电场簇的功率最大变化速率就要比非常大的单机风电场要小得多，10－20MW的风电场总的发电能力是1000MW，其最大的输出功率的升降达6.6MW每分钟，而200MW的单机风电场的变化率可达2

7、0MW，甚至更多。2.3风电场接入产生的问题风的自然特性为不稳定、间歇性。新型发电机形式引入，如双馈电机等。特殊性：如何给用户提供电能质量不变的电源？如何保持系统的功率平衡，满足用户的需求？关键问题：用户CR1:电压水平CR2:功率需求CR3:经济性风电场WP1:接入点电压WP2:电网可得WP3:电网可靠性2.3风电场接入产生的问题2.4对电能质量的影响危害照明灯光闪烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均匀和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工况等。影响（1）随着风速的增大，风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大；（2）并网风电机组在启动、停

8、止和发电机切换过程中也产生电压波动和闪变。（3）风电机组中的电力电子控制装置如果设计不当，将会向电网注入谐波电流，引起电压