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风力发电对电网的影响

摘要：能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。目前全球能源消耗

的速度逐年增加，大量的能源消耗，以带来很多的环境问题，如环境变暖、生态

破坏、大气污染等，并且传统的化石能源储量有限，过度的开采利用将加速其消

耗力度，在我国由于长期发电结构不合理，火电所占的比例过大，由此带来了日

益严重的燃料资源的短缺和环境污染问题。

关键词：能源、风能、电网、影响

一、引言：

能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。目前全球能源消耗的速度

逐年增加，大量的能源消耗，以带来很多的环境问题，如环境变暖、生态破坏、

大气污染等，并且传统的化石能源储量有限，过度的开采利用将加速其消耗力度，

在我国由于长期发电结构不合理，火电所占的比例过大，由此带来了日益严重的

燃料资源的短缺和环境污染问题。对于可再生资源的开发和应用有着重大的前途。

在各种各样的可再生自然资源中，风能有很大潜力，风能在发电的技术上日

益成熟，商业化应用的提高，是最具有大规模开发利用前景的可再生自然资源。

经济方面，风力发电成本的不断下降，同时常规能源发电由于环保要求的增高，

随着风力发电技术的成熟，风力发电的成本将有进一步降低。

当风电装机容量占总电网容量的比例较大时对输电网的安全和经济运行都会

带来击。大风天气时风电出力增加，会造成严重的输电瓶颈。此外，大规模风力

发电对系统小干扰稳定、频率稳定及电压稳定都有着不同程度的影响。

二、风力发电机的类型

分析风电并网的影响，首先要考虑风力发电机类型的不同。同风电机组的工

作原理、数学模型都不相同，因此分析方法也有所差异。目前国内风电机组的主

要机型有3种，每种机型都有其特点。

2.1异步风力发电机

国内已运行风电场大部分机组是异步风电发电机。主要特点是结构简单、运

行可靠、价格便宜。这种发电机组为定速恒频机沮，运行中转速基本不变，风力

发电机组运行在风能转换最佳状态下的几率比较小，因而发电能力比新型机组低。

同时运行中需要从电力系统中吸收无功功率。

2.2双馈异步风力发电机

国内还有一些风电场选用双馈异步风力发电机，大多来源于国外，价格较贵。

这种机型称为变速恒频发电系统，其风力机可以变速运行，运行速度能在一个较

宽的范围内调节，使风机风能利用系数Cp得到优化,获得高的利用效率；可以实

现发电机较平滑的电功率输出；发电机本身不需要另外附加无功补偿设备，可实

现功率因数在一定范围内的调节。

2.3直驱式交流永磁同步发电机

大型风力发电机组在实际运行中，齿轮箱是故障较高的部件。采用无齿轮箱

结构能大大提高风电机组的可靠性，降低故障率，提高风电机组的寿命。目前国

内有风电场使用了直驱式交流永磁同步发电机，运行时全部功率经A-D-A变换，

接入电力系统并网运行。与其他机型比较，需考虑谐波治理问题。

三、风力发电并网方式

直接影响到风力发电机能否向电网输送电能以及机组是否受到并网时冲击电

流影响。并网控制装置有软并网、降压运行和整流逆变三种方式。

3.1软并网：

现代的风电机组主要以软并网的方式。即采用电力电子装置在发电机转轴同

电力网频之间建立一种柔性连接。在风电机组启动时，控制系统对风速不间断地

检测。由于异步电动机在启动时，其转速小，切入电网时其转差率较大。会产生

相当于发电机额定电流的5—7倍的冲击电流电流。此电流不仅会对电网造成很

大的冲击，而影响机组的使用寿命.建议风电机组启动时，其转速接近或达到同

步转速时切入电网。

3.2降压运行装置：

软并网装置只是在风力发电机启动时运行，而降压装置是始终运行的，控制

方法也比较复杂，该装置在风速低于风力发电机启动风速时将风力发电机与电网

切断，避免了风力发电机的电动状态。

3.3整流逆变装置：

整流逆变是一种较好的并网方式，它可以对无功功率进行控制，有利于电力

系统的安全稳定的运行，缺点是造价高。随着风电场规模的不断扩大和大功率电

力电子设备价格的降低，将来这种并网装置可能会得到广泛的应用。

四、风力发电对电力系统的影响

4.1电能的质量的影响

风资源的不确定性风电机组本身的运行特性是风电机组的输出功率是波动的，

可能影响电网的能质量，如电压的偏差、电压的波动和闪变、谐波以及周期电压

脉动等。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。电压

波动的危害表现在照明