风电接入方式及对电网的影响研究综述.doc

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1、风电接入方式及对电网的影响研究综述摘要：风力发电因英环境友好、技术成熟、清洁等优点成为电力系统中发展的热点，逐渐成为电网电源的重要组成部分。分析了风力发电的特点，介绍了风电接入电网的方式，分析了风电接入后对电网的主要影响以及改善这些影响的一些措施，并对风电接入电网方式的发展新趋势进行了展望。关键词：风力发电；风电机；接入方式；电网；稳定性；电能质量作者简介：顾谦（1984-），男，江苏苏州人，江苏省电力公司检修分公司苏州检修分部，助理工程师；禹化然（1984-）,男，山东新泰人，江苏省电力公司检

2、修分公司苏州检修分部，工程师。（江苏苏州215000）中图分类号：TM614文献标识码：A文章编号：1007-0079（2013）17-0205-03风力发电具有可开发容量大、清洁无污染、投资周期短、占地少、技术趋于成熟、有着超过20年的运行经验等诸多的优点，受到世界各国的高度重视，已成为当今世界发展最快的能源之一。特别是在全球气候持续变暖、大气污染日益加剧、保护环境成为全球共同议题的大环境下，各个国家都已开始大力发展风力发电。近年來，风电技术高速发展，盈利能力也随着风电技术的逐步成熟和成本的逐

3、渐降低而稳步提高，越来越多资本投入都为风电的发展提供了有利条件。为了有效利用风能资源，大规模风电场必须要实现接入电网运行。然而，风电的接入会对电网的稳定性、电能质量等方面产生不良影响，风电场的容量越大，这种影响也越明显，这也成为制约风电发展的一个瓶颈。如何实现风电的平滑接入和有效控制问题正逐渐成为新的研究热点。木文针对风电的接入方法以及对接入电网的影响等问题进行了分析和讨论。一、风电的接入方式1•恒速恒频风电机的接入恒频恒速风电机组分为同步风电机组和异步风电机组两种类型。不同类型的机组可采用不同

4、的接入方法。（1）同步风电机的接入。由于同步风电机本身固有的特性，其出力随风速的变化而波动。若不进行有效控制,会对系统造成严重影响。其接入比较复杂，需要一整套的接入措施。冃前常采用的接入方式主要有：1）准同期接入。当风电机组端电压与电网电压幅值、波形、相序相同，并且频率和相位一致时便可接入电网运行。2）自同步接入。接入前，风电机在转子端未加励磁，励磁绕组经限流电抗器短路，当电机转速达到同步转速要求时将电机接入电网，并立即投入励磁将电机牵入同步运行。（2）异步风电机的接入。异步发电机靠转差率来调整

5、负荷，对机组调速的要求不像同步电机那么精确，只要转速接近同步速时就可接入，也可通过晶闸管调压装置接入电网。但异步电机接入瞬间会产生较大的冲击电流，会使电网电压瞬时跌落。因此，需要采取有效措施以保障电机和电网的安全运行。目前国内外异步风电机组的接入主要有三种方式：1）直接接入。只要发电机组端电压相序与电网相同且转速到达同步转速要求时即可接入电网。2）降压接入。在异步电机与电网之间串接电抗器或电阻，接入电网后稳定运行时再将其短接。这种方式可抑制风电机接入时的瞬时冲击电流，适用于百千瓦级以上的风电机组

6、。3）软接入。软接入是风电机组与电网之间通过晶闸管连接，通过控制晶闸管的导通角来实现风电机的软接入。这种接入方式可将电机接入瞬间冲击电流限制在规定范围内，从而得到一个较为平滑的接入过程。软切入法框图如图1所示，当机组转速接近同步转速时机端的开关闭合，发电机组通过双向晶闸管与电网相连，瞬态过程结束后，利用一组开关将双向晶闸管短接，完成接入过程。2.变速恒频发电机组的接入变速恒频风电机的主要特点是风电机的转速可在很人范围内变化而不影响输出电能的频率，可使风能利用系数CP保持最大值不变，大大提高了风能

7、的利用率。变速恒频风电机组已逐渐取代恒速恒频风电机组成为当今大型风电机的主流机型。变速恒频风电机组也可根据机组类型的不同采用不同的接入方式：（1）双馈风电机组的接入。双馈风电机与电网是柔性连接的（如图2所示），可通过调节转子励磁电流实现软接入，从而避免接入时发生电流冲击和过大的电压波动。目前，变速恒频风力发电机组的接入方式主要有三种。1）空载接入。机组接入前空载，不参与能量和转速的控制，由原动机控制发电机组的转速。双馈风电机的空载接入控制策略框图如图3所示,其控制策略详见文献［7］。2）带载接入

8、。风电机组接入前带有一定的负载，具有能量调节作用,可与原动机相配合实现转速控制，降低了对原动机调速能力的要求。但这种接入方式控制较为复杂，需要进行电压补偿和检测更多的电压、电流量。3）孤岛接入。孤岛接入方式框如图4所示，其工作过程可分为三个阶段：一是励磁阶段。当风电机转速达到一定的转速要求时，K1闭合，直流充电器通过预充电变压器给交-直-交变流器的宜流侧充电。充电结束后风电机侧的变流器工作，供给发电机转子励磁电流，定子电流上升直至输出电压达到额定值，励磁阶段结束。二是孤岛运行阶段。将K1断开，启