風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變(編輯修改稿)
2025-09-14 17:15 本頁面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組引起的相對(duì)電壓變動(dòng)問題。短時(shí)間、長(zhǎng)時(shí)間閃變值和相對(duì)電壓變化值不能超過電網(wǎng)允許的最大限值。國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 6100037[11]提供了估算中高壓電網(wǎng)所允許的閃變和電壓變化最大限值的方法。4 研究成果 特征參數(shù)和計(jì)算方法 從20世紀(jì)80年代起，世界上相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)者們就開始研究風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變問題，在實(shí)地測(cè)量、實(shí)驗(yàn)和建模仿真等研究領(lǐng)域取得了許多研究成果。 在國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 6140021出版以前，世界上沒有一套公認(rèn)的描述并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量的特征參數(shù)及其相應(yīng)的計(jì)算方法。因此，許多研究工作圍繞此點(diǎn)展開，如丹麥Ris248。國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的電壓波動(dòng)和閃變的計(jì)算方法研究[12]等。國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 6140021提供了一套完整的描述并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量的特征參數(shù)及其相應(yīng)的計(jì)算方法，填補(bǔ)了這個(gè)空白。 IEC 6140021采用國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000415提供的閃變值仿真算法計(jì)算短時(shí)間閃變值，其原理框圖如圖3所示。 圖3中，IEC閃變儀將輸入的被測(cè)電壓u(t)適配成適合儀器的電壓數(shù)值，并產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制波電壓供儀器自檢用；經(jīng)過燈眼腦環(huán)節(jié)的模擬；再對(duì)模擬環(huán)節(jié)輸出的瞬時(shí)閃變視感度S(t)恒速采樣，得出累積概率函數(shù)，最后計(jì)算出短時(shí)間閃變值Pst。 國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000415提供的閃變儀算法是時(shí)域算法，它有測(cè)量數(shù)據(jù)多、測(cè)量過程長(zhǎng)和計(jì)算速度慢等缺點(diǎn)，因此文獻(xiàn)[13]、[14]提出了閃變儀的頻域算法。頻域算法的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，如測(cè)量時(shí)間短、計(jì)算速度快和可以區(qū)分不同頻率對(duì)閃變的影響等。文獻(xiàn)[14]還在頻域內(nèi)利用諧波分量法計(jì)算了風(fēng)力發(fā)電引起的閃變?cè)陔娋W(wǎng)中的傳播，將閃變的計(jì)算位置從風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)擴(kuò)展到整個(gè)電網(wǎng)。 影響因素 影響風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變的因素很多，如風(fēng)況（平均風(fēng)速和湍流強(qiáng)度等）、風(fēng)電機(jī)組類型、控制系統(tǒng)（槳距和速度控制等）和電網(wǎng)狀況（風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)的短路容量、電網(wǎng)線路X/R 比和公共連接點(diǎn)所連接的負(fù)荷特性）等。 風(fēng)況對(duì)并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和閃變影響很大，尤其是平均風(fēng)速和湍流強(qiáng)度。隨著風(fēng)速的增大，風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變也不斷增大。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速并持續(xù)增大時(shí)，恒速風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變繼續(xù)增大，而變速風(fēng)電機(jī)組因?yàn)槟軌蚱交敵龉β实牟▌?dòng)，產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變卻開始減小[15]。湍流強(qiáng)度對(duì)電壓波動(dòng)和閃變的影響較大，兩者幾乎成正比例增長(zhǎng)關(guān)系[16,17]。 并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組類型和控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的電能質(zhì)量影響很大。例如，恒速風(fēng)電機(jī)組對(duì)p和3p 頻率比較敏感，會(huì)產(chǎn)生較大的電壓波動(dòng)和閃變；但變速風(fēng)電機(jī)組卻可以減輕3p頻率的影響[15]，變速風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變水平遠(yuǎn)低于恒速風(fēng)電機(jī)組，幾乎是恒速風(fēng)電機(jī)組的1/4[16]。 并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)短路比和電網(wǎng)線路X/R 比是影響風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和閃變的重要因素。風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)短路比越大，風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和閃變?cè)叫13,16,18,19]。合適的X/R比可以使有功功率引起的電壓波動(dòng)被無功功率引起的電壓波動(dòng)補(bǔ)償?shù)?，從而使整個(gè)平均閃變值有所減輕。研究表明[13,16]，當(dāng)線路X/R比很小時(shí)，并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和閃變很大。當(dāng)線路X/R比對(duì)應(yīng)的線路阻抗角為60176。~70176。時(shí)，并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和閃變最小。 并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組在啟動(dòng)、停止和發(fā)電機(jī)切換過程中也產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變。文獻(xiàn)[20]分別計(jì)算了恒速定槳距和恒速變槳距風(fēng)電機(jī)組在切換操作過程中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變，并與持續(xù)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變作了比較。由于啟動(dòng)時(shí)無法控制葉輪轉(zhuǎn)矩，而持續(xù)運(yùn)行過程中的功率波動(dòng)較小，所以恒速定槳距風(fēng)電機(jī)組在切換操作過程中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變要比持續(xù)運(yùn)行過程中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變大。對(duì)于恒速變槳距風(fēng)電機(jī)組，結(jié)論是相反的。在塔影、風(fēng)剪切和有限的槳距調(diào)節(jié)范圍的聯(lián)合作用下，恒速變槳距風(fēng)電機(jī)組持續(xù)運(yùn)行過程中的功率波動(dòng)幅值非常大，從而產(chǎn)生較大的電壓波動(dòng)和閃變；而恒速變槳距風(fēng)電機(jī)組可以控制葉輪轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變比較小。5 發(fā)展展望 風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變的研究已經(jīng)進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間，也取得了豐碩的成果。有些學(xué)者還采用靜止無功補(bǔ)償器[21]和感性儲(chǔ)能裝置[22]來減小并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的功率波動(dòng)，從而減小電壓波動(dòng)和閃變。但由于風(fēng)資源的不確定性、風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量不斷增加，風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變還有待于進(jìn)一步研究。主要研究方向和研究重點(diǎn)有： （1）國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 6140021采用了一個(gè)無其他電壓波動(dòng)源
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