并网风电机组对电网电能质量的影响.doc

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1、并网风电机组对电网电能质量的影响山东电力研究院臧宏志1、前言随着国家发改委近几年对风电特许权示范项目的不断推出，风力发电正以前所未有的速度高速发展。现阶段由于我国绝大多数风电场都是接入电网运行，随着风电上网电量的增加，风电的电能质量日益受到关注，风电场的电能质量必须要满足电力系统的电能质量要求，而衡量电能质量的主要指标通常为电压谐波、三相电压不平衡度、频率偏差等，因此有必要从电压谐波、三相电压不平衡度、频率偏差等三个方面来测试风电场的电能质量。风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动

2、和闪变、谐波等。电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。影响风力发电产生波动和闪变的因素有很多：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。并网风电机组在启动、停止和发电机切换过程中也产生电压波动和闪变。风电机组公共连接点短路比越大，风电机组引起的电压波动和闪变越小。另外，风电机组中的电力电子控制装置如果设计不当，将会向电网注人谐波电流，引起电压波形发生不可接受的畸变，并可能引发由谐振带来的潜在问题。荣成华能风电场使用的是新型变速恒频双馈风力发电机组，与传统的恒速恒频风力发电系统有较大的不同。风力发电机的转速不受发电机输出频率

3、的限制，其输出电压的频率、幅值和相位也不受转子转速的影响。风力机通过励磁控制和变桨距调节，可运行于最佳工作状态，从而提高了运行效率和系统的稳定性。双馈电机的最大特点是转子通过一个背靠背脉冲宽度调制（PWM）变流器与电网相连。电网侧变流器的主要功能是控制电容电压使其恒定，从而为转子侧变流器提供电源支撑，转子侧变流器为转子提供幅值、相位和频率可变的励磁电流。通过变速恒频风力发电机的励磁控制，可以实现无电流冲击的软并网。由于风能是随机、不可控的，所以风电机组发出的电能是波动的、随机的，这会引起风电机组电压的波动和闪变。另外，异步电机以及电力电子装置的使用，可能带

4、来谐波和间谐波。大容量风电机组的并网必然对电网的电能质量造成一定的影响。2、系统状况目前，共有3座风电场接入长岛电网，即长岛鲁能风力发电厂、华能风力发电厂和联凯风力发电厂。3座风电场共有风力发电机80台，总装机容量62.15MW，其中：鲁能装有风机32台，容量22.95MW，华能32台，容量27.2MW，联凯16台，容量12MW。长岛电网风力发电机并网接线图如下图所示。荣成市电网也有3座风电场，即华能风电场、鲁能风电场和国华风电场，共62台风电机组，总容量83.25MW。其中华能风电场装有13台1500kW风电机组，容量19.5MW，目前已经全部并网发电；

5、国华风电场计划装有39台1250kW风电机组，容量48.75MW，目前仍在安装、调试阶段，2007年底并网发电；鲁能风电场装有10台1500kW风电机组，容量15MW，也已并网发电。3、测试结果本次测试测量设备采用瑞士Lem公司生产的电能质量析仪PQPT1000。经了解，威海、烟台地区风力最大季节为冬季和春季，本次测试风力较小，风速仅为5m/s，因此线路电流较小。表1威海荣成华能风电35kV母线谐波电压畸变率次数最大值最小值95％值平均值H1(V)21477.820987.821400.621242.1H2(%)0.0660.020.050.035H3(%

6、)0.3940.2670.3640.311H4(%)0.0590.0280.0570.04H5(%)0.6010.1170.530.387H6(%)0.0450.0180.0340.027H7(%)0.3150.0890.2830.207H8(%)0.0150.0050.0120.008H9(%)0.1290.0210.1060.07H10(%)0.0180.0050.0130.009H11(%)0.2090.0520.1860.134H12(%)0.0110.0050.010.008H13(%)0.1550.0190.1120.063H14(%)0.02

7、0.0050.0120.008H15(%)0.0760.0130.0540.033THDU0.7640.3580.7050.577威海荣成华能风电35kV母线三相电压不平衡度为0.358％；低于国家标准限值2％。电压短时闪变为Pst=0.316，低于国家标准限值0.9。电压长闪变为Plt=0.251,低于国家标准限值0.7。图1荣成35kV母线电压各次谐波95％概率值频谱图图2荣成35kV并网线路电流各次谐波95％概率值频谱图表2长岛110kV母线谐波电压畸变率次数最大值最小值95％值平均值H1(V)65120.664667.365112.164875H2

8、(%)0.0390.0220.0370.029H3(%)0.157