風電場選址與并網(wǎng)技術(shù)分析畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-19 01:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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。對風電場接入電力系統(tǒng)的分析是風電場規(guī)劃設(shè)計和運行中不可缺少的內(nèi)容。（1）風能的穩(wěn)定性差。風能屬于過程性能源。風速和風向經(jīng)常變動，具有隨機性、間歇性、不穩(wěn)定性，風力發(fā)電機不易調(diào)節(jié)和控制出力，因此風電機組發(fā)出的電能也是波動的、隨機變化的。（2）風能的能量密度小。為了得到相同的發(fā)電容量，風力發(fā)電機的風輪尺寸比相應的水輪機大幾十倍。（3）風能不能大量儲存。因為蓄電的成本遠遠高于發(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?！。?）風輪機的效率較低。%，實際效率會更低一些。統(tǒng)計顯示，水平軸風輪機最大效率通常在20%～50%，垂直軸風輪機最大效率在30%～40%。（5）風電場分布位置偏遠。我國風資源豐富地區(qū)一般距離負荷中心較遠，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較薄弱，當?shù)仉娋W(wǎng)的輸電能力限制了風電的外送，在開發(fā)大規(guī)模風電的形勢下，需要建設(shè)配套的風電送出工程并加強電網(wǎng)建設(shè)。（6）電網(wǎng)不可調(diào)度性。由于風能的不可控性，因而不可能根據(jù)負荷的大小來對風力發(fā)電進行調(diào)度，給電網(wǎng)調(diào)度帶來不小的壓力。且大部分風電機組是無人值守的。 大規(guī)模風電場接入電力系統(tǒng)時，風電場對無功功率的需求是導致電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性降低的主要原因。一方面，風電場的有功出力使負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，風電場的無功需求使負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。風電場的無功仍可看作是個正的無功負荷，因此，當風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，嚴重時會造成電壓崩潰。 風電場的并網(wǎng)改變了配電網(wǎng)的功率流向和潮流分布。因此，隨著風電注入功率的增加。風電場附近局部電網(wǎng)的電壓和聯(lián)絡線功率將超出安全運行范圍，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著各地風力發(fā)電的蓬勃發(fā)展，風電場的規(guī)模不斷擴大，風電裝機容量在系統(tǒng)中所占的比例不斷增加，風電輸出的不穩(wěn)定性對電網(wǎng)的功率沖擊效應也不斷增大，對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響就更加明顯。情況嚴重時，將會使系統(tǒng)失去動態(tài)穩(wěn)定性，導致整個系統(tǒng)瓦解?！‘旓L速大于切入風速時，風電機組啟動掛網(wǎng)運行；當風速低于切入風速時，風電機組停機并與電網(wǎng)解列。當風速大于切出風速時，為保證安全，風電機組必須停機。因此，受風速變化的影響，風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?！★L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。如果風電容量在電網(wǎng)總裝機容量中所占比例很小，風電功率的注入對電網(wǎng)頻率影響甚微。但是，當風電場與其他發(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)中風力發(fā)電裝機容量所占的比例逐步提高，大量風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電機組的運行狀態(tài)產(chǎn)生影響[9]。所以要求風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。 風資源的不確定性和風電機組本身的運行特性使風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；正常運行時的風速變化也會導致風機出力的波動而影響電能質(zhì)量。隨著風速的增大，風電機組產(chǎn)生的電壓波動和閃變也將增大[10]，并且風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]。當風速超過切出風速時，風電機組會從額定出力狀態(tài)自動退出運行，若風電場所有風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。 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安裝在風電場的出口，根據(jù)風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)定風電場節(jié)點電壓，降低風電功率波動對電網(wǎng)電壓的影響。對于風資源較為集中，相鄰幾個風電場總?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50～100MW以內(nèi)的單個風電場，或相鄰幾個風場總?cè)萘吭?20以內(nèi)的，可考慮以110kV電壓等級接入系統(tǒng)；對于個別分布較為分散、容量在4MW以內(nèi)的單個風電場，可考慮以35kV電壓等級接入系統(tǒng)。風電機組的低電壓穿越、有功控制、無功控制等性能對于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行影響巨大，必須加強風電機組選型及功能配置的管理，使得大規(guī)模集中并網(wǎng)的風電機組主要性能技術(shù)指標向常規(guī)電源靠近。加快風電場集群控制系統(tǒng)研究與開發(fā)，提高風電基地風電場運行控制的能力和水平；完善風電機組、無功補償裝置等關(guān)鍵設(shè)備的運行控制手段，提高風電場正常控制、緊急安全穩(wěn)定控制能力，全面提高風電場的運行控制水平。建立與大規(guī)模風電基地集中接入電網(wǎng)相適應的技術(shù)規(guī)范、管理規(guī)定；加強風電基地風電場建設(shè)、并網(wǎng)、啟動驗收和運行全過程管理，加快風電安全監(jiān)督保證體系建設(shè)，確保大規(guī)模風電對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響風險可控、在控和能控。加強風電場出力預測技術(shù)研究，加快風電基地預測預報系統(tǒng)建設(shè)；明確電網(wǎng)、風電場在風電預測預報方面責任，建立并不斷完善風電預測預報系統(tǒng)，逐步提高風電預測預報的精度?！ ? 以仝家河風電場工程為例 ，對風電場并網(wǎng)
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