【文章內(nèi)容簡介】 7 8 9 10 11 12 年平均 （ 2）工程地質(zhì)。風(fēng)電場場址位于濱州市無棣縣境內(nèi)，本區(qū)在大地構(gòu)造上位于華北地臺區(qū)之華北平原坳陷區(qū)的濟陽坳陷區(qū)，在新構(gòu)造單元上位于魯西－魯北沉降平原區(qū)的次級構(gòu)造單元東明－渤海強烈沉降平原區(qū)。 近場區(qū)內(nèi)發(fā)育一系 列的近東西向、北東東向和北北東向斷裂，規(guī)模較大的斷裂有羊二莊斷裂、埕子口斷裂、黃驊斷裂和慶云斷裂。 臨沂大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 5 圖 1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖 區(qū)域范圍內(nèi)雖然 有 斷裂構(gòu)造發(fā)育，但近場區(qū)范圍內(nèi)無全新活動斷裂和發(fā)震構(gòu)造分布。根據(jù)對場地所處區(qū)域的斷裂活動、地震活動、新構(gòu)造運動等綜合分析認(rèn)為，擬選場地處于相對穩(wěn)定區(qū)，適宜工程建設(shè)。 （ 3）交通運輸和施工條件。仝家河風(fēng)電場工程場址距榮烏高速、長深高速約 20km，距 320 省道、 237 省道不足 5km，另外場區(qū)西、南、北三側(cè)有多條縣鄉(xiāng)道路，滿足風(fēng)電場施工期間的交通要求。施工用水、生活用水、 消防用水可考慮從附近賽爾水庫引接 ，并可作為升壓站運行后的 生產(chǎn)、生活用水。 供水距離 3～ 5km。施工用電可以從附近的配電網(wǎng)架引接至工地。 微觀選址分析 風(fēng)電場風(fēng)力機組的布置及每臺風(fēng)電機組發(fā)電量的計算，主要用 Wasp10 計算軟件完成。影響該軟件計算成果的有：粗糙度、障礙物的大??；地形文件數(shù)字化、復(fù)雜地形處臨沂大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 6 理的精度；風(fēng)電機組功率曲線、推力系數(shù)的準(zhǔn)確性；機組的排布等因素。根據(jù) 1∶ 10000的地形圖布置風(fēng)電機組，繪出塔位的相對坐標(biāo)。綜合考慮風(fēng)電場地形、并利用風(fēng)電場各測站訂正后的代表年測風(fēng)資料，通過 Wasp 軟件 繪制圖風(fēng)電場風(fēng)能資源分布圖。 圖 2 風(fēng)電場風(fēng)能資源分布圖 為提高風(fēng)場發(fā)電量，風(fēng)機應(yīng)盡量布置在風(fēng)功率密度高的地方；本風(fēng)電場區(qū)域內(nèi)有農(nóng)田、樹林、果園、水庫和村莊等。本著避開村莊、基本農(nóng)田、防護林及遠(yuǎn)景規(guī)劃的原則，將風(fēng)機盡量布置在風(fēng)能資源高、運輸方便、較為平整的地方，并將尾流控制在較低的范圍。 由此對 風(fēng)電機組優(yōu)化布置。 臨沂大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 7 圖 3 風(fēng)電機組布置圖 2 風(fēng)電并網(wǎng) 由于風(fēng)能具有隨機性、間歇性、不穩(wěn)定性的特點，當(dāng)風(fēng)電裝機容量占總電網(wǎng)容量的比例較大時會對電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全運行帶來沖擊。 對 風(fēng)電場接 入 電力系統(tǒng)的分析是風(fēng)電場規(guī)劃設(shè)計和運行中不可缺少的內(nèi)容。 風(fēng)能發(fā)電的主要特點 （ 1）風(fēng)能的穩(wěn)定性差。風(fēng)能屬于過程性能源。風(fēng)速和風(fēng)向經(jīng)常變動， 具 有隨機性、間歇性、不穩(wěn)定性， 風(fēng) 力發(fā)電機不易調(diào)節(jié)和控制出力，因此風(fēng)電機組發(fā)出的電能也是波動的、隨機變化的。 （ 2） 風(fēng)能的能量密度小。為了得到相同的發(fā)電容量，風(fēng)力發(fā)電機的風(fēng)輪尺寸比相應(yīng)的水輪機大幾十倍。 （ 3） 風(fēng)能不能大量儲存。因為蓄電的成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)電的成本，在整個電網(wǎng)上幾乎沒有蓄電的能力 ， 一 般都是以輸出電量為基礎(chǔ)來調(diào)節(jié)收納的電量。 臨沂大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 8 （ 4） 風(fēng)輪機的效率較低。風(fēng)輪的 理論最大效率為 %， 實際效率會更低一些。統(tǒng)計顯示， 水 平軸風(fēng)輪機最大效率通常在 20%～ 50%， 垂直軸風(fēng)輪機最大效率在 30%～ 40%。 （ 5） 風(fēng)電場分布位置偏遠(yuǎn)。 我 國風(fēng)資源豐富地區(qū) 一 般距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較薄弱，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的輸電能力限制了風(fēng)電的外送， 在 開發(fā)大規(guī)模風(fēng)電的形勢下，需要建設(shè)配套的風(fēng)電送出工程并加強電網(wǎng)建設(shè)。 （ 6）電 網(wǎng)不可調(diào)度性。由于風(fēng)能的不可控性，因而不可能根據(jù)負(fù)荷的大小來對風(fēng)力發(fā)電進行調(diào)度，給電網(wǎng)調(diào)度帶來不小的壓力。且大部分風(fēng)電機組是無人值守的。 風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響 對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響 大規(guī)模風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)時，風(fēng)電場對無功功率的需求是導(dǎo)致電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性降低的主要原因。一方面，風(fēng)電場的有功出力使負(fù)荷特性極限功率增大，增強了靜態(tài)電壓穩(wěn)定性；另一方面，風(fēng)電場的無功需求使負(fù)荷特性的極限功率減少，降低了靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。目前，風(fēng)力發(fā)電多采用異步發(fā)電機，需要外部系統(tǒng)提供無功支持。變速 恒頻風(fēng)電系統(tǒng)在向電網(wǎng)注入功率的同時需要從電網(wǎng)吸收大量的無功功率。 風(fēng)電場的無功仍可看作是個正的無功負(fù)荷，因此，當(dāng)風(fēng)電場的容量較大且無功控制能力不足時，易影響電壓的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時會造成 電壓崩潰。 風(fēng)電場的并網(wǎng) 改變了配電網(wǎng)的功率流向和潮流分布。因此，隨著風(fēng)電注入功率的增加。 風(fēng)電場附近局部電網(wǎng)的電壓和聯(lián)絡(luò)線功率將超出安全運行范圍，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著各地風(fēng)力發(fā)電的蓬勃發(fā)展，風(fēng)電場的規(guī)模不斷擴大，風(fēng)電裝機容量在系統(tǒng)中所占的比例不斷增加，風(fēng) 電輸出的不穩(wěn)定性對電網(wǎng)的功率沖擊效應(yīng)也不斷增大，對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響就更加明顯。情況嚴(yán)重時，將會使系統(tǒng)失去動 態(tài)穩(wěn)定性，導(dǎo)致整個系統(tǒng)瓦解。 對電網(wǎng)頻率的影響 當(dāng)風(fēng)速大于切入風(fēng)速時，風(fēng)電機組啟動掛網(wǎng)運行；當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速時，風(fēng)電機組停機并與電網(wǎng)解列。 當(dāng)風(fēng)速大于切出風(fēng)速時，為保證安全，風(fēng)電機組必須停機。因此，受風(fēng)速變化的影響，風(fēng)電機組的出力也隨時變化，一天內(nèi)可能有多次啟動并網(wǎng)和停機解列。 風(fēng)電場不穩(wěn)定的功率輸出會給電網(wǎng)的運行帶來許多問題。如果風(fēng)電容量在電網(wǎng)總裝機容量中所占比例很小，風(fēng)電功率的注 入 對電網(wǎng)頻率影響甚微。但是，當(dāng)風(fēng)電場與其他發(fā)電方式的電源組成一個小型的孤立電網(wǎng)時，可能會對孤立系統(tǒng)的頻率造成較大影響。隨著電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電裝機容量所占的比例逐步提高，大量風(fēng)電功率的波動增大了系統(tǒng)調(diào)頻的難度，而系統(tǒng)頻率的變化又會對風(fēng)電機組的運行狀態(tài)產(chǎn)生影響 [9]。所以 要求風(fēng)電機組能夠在一定的頻率范圍內(nèi)正常運行，頻率超過一定范圍后限制出力運行或延遲一定時間后退出運行，以維持系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。 臨沂大學(xué) 2020 屆本科畢業(yè)設(shè)計說明書 9 對電能質(zhì)量的影響 風(fēng)資源的不確定性和風(fēng)電機組本身的運行特性使風(fēng)電機組的輸出功率呈波動性，可能會影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，如電壓偏差、電壓波動和閃變、諧波等。大多數(shù)風(fēng)電機組 在啟動時 會產(chǎn)生５～６倍額定電流的沖擊電流，對小容量的電網(wǎng)而言，風(fēng)電場并網(wǎng)瞬間將造成電網(wǎng)電壓的大幅度下跌； 正 常運行時的風(fēng)速變化也會導(dǎo)致風(fēng)機出力的波動而影響電能質(zhì)量。隨著風(fēng)速的增大，風(fēng)電機組產(chǎn)生的電壓波動和閃變也將增 大 [10]，并且風(fēng)電機組公共連接點短路比越大，其引起的電壓波動和閃變越小 [11]。當(dāng)風(fēng)速超過切出風(fēng)速時，風(fēng)電機組會從額定出力狀態(tài)自動退出運行，若風(fēng)電場所有風(fēng)電機組幾乎同時退出，這種沖擊對配電網(wǎng)的影響十分明顯。 改善風(fēng)電并網(wǎng)影響的措施 無功功率補償措施 采用動態(tài)無功補償如靜止補償器等可以改善系統(tǒng)暫態(tài)特性，從而提高風(fēng)電場的安全容量。靜止無功補償器（ SVC）可以快速平滑地調(diào)節(jié)無功補償功率的大小，提供動態(tài)的電壓支撐，改善系統(tǒng)的 運行性能。將 SVC 安裝在風(fēng)電場的出口，根據(jù)風(fēng)電場接入點的電壓偏差量來控制 SVC 補償?shù)臒o功功率，能夠穩(wěn)定風(fēng)電場節(jié)點電壓，降低風(fēng)電功率波動對電網(wǎng)電壓的影響。 合理確定風(fēng)電場并網(wǎng)電壓等級 對于風(fēng)資源較為集中，相鄰幾個風(fēng)電場總?cè)萘砍^ 200MW 的，考慮以 220kV 電壓等級接入系統(tǒng)；對于分布相對分散、容量在 50～ 100