基于大规模风电接入的电网损耗波动特性和影响因子分析
Smart Grid 智能电网, 2017, 7(3), 185-195
Published Online June 2017 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/559694053.html,/journal/sg https://https://www.wendangku.net/doc/559694053.html,/10.12677/sg.2017.73021
文章引用: 曾文伟, 刘文颖, 王贤, 王维洲, 梁琛, 郑晶晶. 基于大规模风电接入的电网损耗波动特性和影响因子分
Analysis of Fluctuation Characteristics and Effect Factors of Grid Loss Based on Large-Scale Wind Power Integration
Wenwei Zeng 1, Wenying Liu 1, Xian Wang 1, Weizhou Wang 2, Chen Liang 2, Jingjing Zheng 1
1School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electrical Power University, Beijing 2
Electric Power Research Institute, State Grid Gansu Electric Power Company, Lanzhou Gansu
Received: Jun. 1st , 2017; accepted: Jun. 25th , 2017; published: Jun. 28th
, 2017
Abstract
Wind power has advantages of relatively low cost, mature technology and suitable for large-scale development, so large-scale wind power generation is developed in China, but the impact of large-scale wind power integration on power loss is also gradually emerged. This paper first ana-lyzes the fluctuation characteristics of grid loss based on large-scale wind power integration. Se-condly, based on the simplified model of large-scale wind power access grid, the influence me-chanism and effect factors of network loss fluctuation are analyzed, and then the reduction mea- sures based on effect factors are proposed. Finally, taking Gansu Hexi Power Grid as an example, the effect factors and reduction measures of large-scale wind power access grid are simulated and verified, which show the correctness of the proposed loss effect factors and loss reduction mea- sures of large-scale wind power access grid.
Keywords
Large-Scale Wind Power Integration, Loss Fluctuation Characteristics, Loss Effect Factors, Loss Reduction Measures
基于大规模风电接入的电网损耗波动特性和影响因子分析
曾文伟1，刘文颖1，王 贤1，王维洲2，梁 琛2，郑晶晶1
1华北电力大学电气与电子工程学院，北京
2
国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃 兰州
曾文伟 等
收稿日期：2017年6月1日；录用日期：2017年6月25日；发布日期：2017年6月28日
摘 要
风力发电具有成本相对较低、技术成熟和适宜规模化开发等优势，因此我国大规模发展风力发电，但大规模风电接入对电网损耗的影响也日渐显现出来。本文首先分析基于大规模风电接入的电网损耗波动特性，其次基于大规模风电接入电网的简化模型，分析造成网损波动的影响机理及影响因子，并由此提出基于损耗影响因子的降损措施。最后，以甘肃河西电网为例，对大规模风电接入电网的影响因子及降损措施进行仿真验证，结果表明了本文所提出的大规模风电接入电网损耗影响因子和降损措施的正确性。
关键词
大规模风电接入，损耗波动特性，损耗影响因子，降损措施
Copyright ? 2017 by authors and Hans Publishers Inc.
This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.wendangku.net/doc/559694053.html,/licenses/by/4.0/
1. 引言
风力发电具有成本相对较低、技术成熟和适宜规模化开发等优势，因此我国大规模发展风力发电，但大规模风电接入对电网损耗的影响也日渐显现出来。
目前，针对大规模风电接入电网对损耗影响的问题，国内外学者已有一定的研究。文献[1] [2] [3]理论分析了风电接入电网后对配电网损耗的影响，提出了风电场接入电网的电压等级、机组功率因数、风电接入位置和出力大小等都会影响配网损耗，但研究范围只限于风电场接入配电网，未涉及大规模风电接入输电网对网损的影响。文献[4]在酒泉风电基地辐射接入甘肃电网的背景下，分析得出大规模风电接入电网对网损影响因素，并以酒泉风电基地为例证明了结论的正确性，但只限于辐射接入电网方式。文献[5]对大规模风电的接入位置、变压器损耗和接入容量等因素对电网损耗进行了分析，并提出了大规模风电并网后的降损措施。文献[6] [7]都给出了分布式发电的最优布置位置，并分析它对电网网损的影响。文献[8]对风力发电的特点、影响风电并入电网的原因以及风电并网对电网网损的影响进行了分析。文献[9]通过建立电网主要元件参数和电网损耗之间的表达式，分析了运行参数对网损的影响，并定性探讨了网损电量和运行参数的关系；最后针对各影响因子，提出了降损的相关措施。
基于以上研究成果，本文在大规模风电接入电网的背景下，考虑大规模风电送出与电网常规输送功率共用输电通道的条件，研究了基于大规模风电接入的电网损耗波动特性和电网损耗影响因子，并基于电网损耗影响因子提出了降损措施。最后以甘肃河西电网实际运行数据为例进行仿真计算，验证了本文所提出的大规模风电接入电网损耗影响因子和降损措施的正确性。
2. 基于大规模风电接入的电网损耗波动特性分析
电网中的有功损耗主要为线路损耗和变压器损耗，都可用公式表示如(2-1)：
22
2P Q P R U
+?= (2-1)
Open Access
曾文伟 等
由式(2-1)可知，大规模风电接入电网中的有功损耗与风电接入点电压的平方成反比，与输送通道电阻以及通过它的功率的平方成正比。当输送通道电阻和电压一定时，通过它的的有功功率和无功功率增加，有功损耗将以二次方关系增加。当大规模风电接入电网时，风电通过变压器升压向线路传输功率，变压器和线路中通过的功率会发生变化，从而会导致电网网损产生较大波动。
2015年8月10日甘肃河西电网的风电集群点有功出力曲线如下图1所示。可以看出，河西电网该日风电有功出力呈现“夜间风大、白天风小”的特点，并且风电有功出力波动较大，最小接近10%，最大接近35%，这主要是因为集群内不同风电场的风电出力表现出现较大的相关性，导致河西电网集群点风电出力波动很大。
河西电网网损随风电有功出力变化(按5%递增)曲线如下图2所示。由图2可以看出，当风电有功出力小于15%时，河西电网的网损会随着河西电网风电出力的增加而减少；当风电有功出力大于15%时，河西电网的网损会随着河西电网风电出力的增加而大幅度增加。
图2网损变化曲线表明，在河西电网负荷一定的情况下，当风电有功出力小于15%时，随着风电功率的增加，输电通道送入河西电网功率逐渐减小，网损减小；当风电有功出力大于15%后，河西电网的负荷已不能消纳发出的风电，需要远距离输送给甘肃主网，因此随着风电出力的增加而大幅度增加。为此，需要从理论上分析大规模风电接入的电网损耗影响因子，为有效降损提供技术依据。
3. 基于大规模风电接入的电网损耗影响因子
考虑一个大规模风电接入的简化电网模型如图3所示。送端网络送出点1电压为1U ，送出功率为
11P jQ +，变压器高压侧电压为2U ，变比为k ，大规模风电送出功率为w w P jQ +，受端网络接入点3电压
为3U ，负荷为P jQ +。其中，线路1-3的阻抗值为R jX +，变压器阻抗值为T T R jX +，线路的总长度为
L ，风电接入点位置到送端电网的长度为M 。在此我们定义风电集中接入位置参数m ：m M L
=()01m ≤≤。
线路1-2的有功、无功损耗分别为
22111-22
1P Q P mR U +?=, 22
11
1-221
P Q Q mX U +?= (3-1) 风电接入电网后，变压器上的有功、无功损耗分别为：
222
22w w T T P Q P k R U +?=, 22222
w w T T P Q Q k X U +?= (3-2)
由电力线路电压计算可知，线路1-2之间的电压降落纵横分量分别为
111
PR Q X U m
U +?=, 111P X Q R U m U δ?= (3-3)
在220 kV 及以上的超高压电力网中需要计及U δ对电压降落的影响，因此线路1-2的末端电压
2
U = (3-4)
线路2-3的有功、无功损耗分别为
()
()
()2
2
11-211-22-3
2
2
1w T w T P P P P Q Q Q Q P m R U +????++?????=? (3-5)
从而风电接入电网后的有功损耗为
曾文伟 等
Figure 1. Wind power active change on October 8, 2015 in Hexi Power Grid
图1. 河西电网2015年10月8日风电有功出力变化
Figure 2. The curve graph of network loss in Hexi Power Grid with the change of the wind active power output
图2. 河西电网网损随风电有功出力变化的曲线图
Figure 3. Large-scale wind power grid-connected model 图3. 大规模风电并网模型
()
()
()2222
211
1-22-322
12
2
2
11-211-22
2
1
w w T T w T w T P Q P Q P P P P mR k R U U P P P P Q Q Q Q m R
U ++?=?+?+?=++????++????+
? (3-6)
由(3-6)式可知，大规模风电接入电网后的有功损耗与风电送出功率w w P jQ +、送端网络的送出功率
jQ
曾文伟 等
11P jQ +、风电集中接入位置参数m 、送端网络送出点电压1U 有关，以下分别研究它们对电网有功损耗
的影响。
3.1. 大规模风电送出功率对电网损耗的影响
一般风电场只消耗感性无功而不发出无功功率，对于双馈式风电机组组成的风电场，一般能将无功控制为0 [5]。因此，为了研究的方便，本文假风电送出的无功功率为0。以下分析风电送出的有功功率w P 对电网有功损耗P ?的影响，并保持送端网络送出功率11P jQ +、风电集中接入位置参数m 、送端网络送出点电压1U 不变。
为了定量的分析P ?与w P 之间的关系，本文给定图3中电气元件归算的标幺值参数为：
0.010.03R jX j +=+，0.0060.07T T R jX j ++。对于其他影响因素也以标幺值进行分析，令1110.48P jQ j +=
+，0.5m =，11U =。假设[]0,2w P ∈，那么由式(3-1)到式(3-6)，本文得到P ?随w P 的变化曲线如下图4所示。
由图4可知，当其他影响因素保持不变时，P ?随着w P 的增大成二次方地增大。因此，风电送出功率对于P ?来说是一个相关性大的损耗影响因子。
3.2. 大规模风电集中接入位置对电网损耗的影响
大规模风电集中接入位置的不同，会影响风电送出过程中的电气距离，进而会影响风电送出功率在线路2-3传输过程中的有功损耗。为了研究风电集中接入位置参数m (01m ≤≤)对电网有功损耗P ?的影响，本文保持其他影响因素不变，并不妨取1110.48P jQ j +=+，11U =，1w P =，0w Q =。由式(3-1)到式(3-6)，本文得到P ?随m 的变化曲线如下图5所示。
由图5可知，当0m =时，P ?最大，当1m =时，P ?最小。当01m <<时，P ?随着m 的增大近似成线性地减小。因此，风电集中接入位置参数m 对于P ?来说是一个相关性大的损耗影响因子。
3.3. 送端网络的送出功率对电网损耗的影响
送端网络通过输电线路1-3向受端网络传输功率，会在线路1-3上产生有功损耗。由于送端网络送出的有功功率和无功功率对P ?的影响相似，为了研究的方便，本文只分析1P 对P ?的影响。本文取
10.48Q =，0.5m =，11U =，1w w P jQ +=，并保持不变。假设[]10,2P ∈，由式(3-1)到式(3-6)，本文得到
P ?随1P 的变化曲线如下图6所示。
由图6可知，P ?随着1P 的增大成二次方地增大，因此送端网络送出功率对于P ?来说是一个相关性大的损耗影响因子。通过比较图4和图6可以发现，对于数值相同的w P 和1P ，由1P 影响的电网有功损耗
P ?明显大于由w P 影响的。
3.4. 输电线路电压对电网损耗的影响
当其他影响因素保持不变时，随着送端网络送出点电压1U 的变化，输电线路1-3各点的电压均会发生变化(包括2U )，
由式(3-6)可知，P ?会发生相应的变化，因此输电线路电压对电网损耗的影响可由1U 表示出来。本文取1110.48P jQ j +=+，0.5m =，1w w P jQ +=。对于送端网络送出点1，本文不妨将它看作中枢点，因此它的合理电压范围为[]10.9,1.1U ∈。由式(3-1)到式(3-6)，本文得到P ?随1U 的变化曲线如下图7所示。
结合式(3-3)、(3-4)以及1U 的取值，不难得到12U U ≈。由图7可知，P ?近似与21U 成反比。当[]11,1.1U ∈时，[]0.090,0.109P ?∈。因此，送端网络送出点电压1U 对于P ?来说是一个相关性小的损耗影响因子。
曾文伟 等
Figure 4. The curve of P ? with the change of w P 图4. P ?随w P 的变化曲线
Figure 5. The curve of P ? with the change of m 图5. P ?随m 的变化曲线
Figure 6. The curve of P ? with the change of 1P 图6. P ?随1P 的变化曲线
曾文伟 等
Figure 7. The curve of P ? with the change of 1U 图7. P ?随1U 的变化曲线
3.5. 大规模风电接入的电网降损措施
本文通过对上述大规模风电接入电网损耗影响因子的分析，提出以下降损措施：
1) 在送端网络送出功率和风电接入位置确定的情况下，风电送出的功率等于电网就地负荷时，风电接入电网的网损最低。
2) 在送端网络送出功率和风电送出功率确定的情况下，对风电接入位置进行优化分配，可以减小风电接入电网的网损。通常情况下，对于只有一个风电接入点的电网，风电应该在中间偏末端的位置接入电网；如果电网允许有多个风电接入点，风电应尽量分散地从多个负荷比较重的馈线节点接入电网。
3) 在风电送出功率和风电接入位置确定的情况下，当风电接入电网的功率较大时，应尽量减少外部电网的传输功率，降低远距离传输功率，可减少网损。
4) 对于大规模风电集中接入的地区，应适当提高风电接入地区电网的运行电压水平。
4. 大规模风电接入电网损耗波动特性仿真计算分析
4.1. 甘肃河西电网简介
本文以甘肃河西电网为例进行仿真计算，通过仿真分析风电送出功率、风电接入位置、送端网络的送出功率、输电线路电压这四个损耗影响因子对电网损耗波动的影响。
2015年底，河西地区电网形成了经典的链式长距离网络，以新疆哈密750 kV 站为送端，经甘肃敦煌750站 = 酒泉750站 = 河西750站 = 武胜750站为主网架的双回交流线输电走廊与甘肃主网联接。其中，以750 kV 敦煌变和750 kV 酒泉变为中心接入的电网为河西电网，河西电网接线图如图8所示。
在2015年冬小典型运行方式下，河西电网负荷总量4347.9 MW ，常规能源(火水电机组)总发电功率为3402 MW ，风电总发电功率为3750 MW 。本文所研究的送端网络的送出功率指的是图8中的新疆哈密外送功率；风电送出功率指的是风电送出有功功率；此外河西风电出力功率变化时，调整受端电网开机方式平衡，以保持功率平衡。
4.2. 大规模风电送出功率对电网损耗波动的影响
首先计算大规模风电送出功率对河西电网损耗波动的影响。在送端电网送出功率分别为0、700 MW 、1990 MW 的情况下方式下，河西电网网损率随风电送出功率变化的曲线图，如图9所示。
河西电网总有功负荷为4347.9 MW ，河西地区常规电源开机容量为3402 MW ，从而可知河西地区需
曾文伟 等
Figure 8. 2015 Hexi power grid wiring diagram 图8. 2015年河西电网接线图
Figure 9. The curve graph of the loss rate in Hexi power grid with the change of wind transmission power 图9. 河西电网网损率随风电送出功率变化的曲线图
干东风场干西风场干北风场天润柳园
安西风场大梁风场向阳风场国投北大桥
桥西风场
桥东风场酒钢电厂
昌马风场三十里井风子
曾文伟等
要供电的负荷为945.9 MW。通过分析图9，不难得出以下结论：当新疆外送功率为0时，随着风电出力的增加，河西电网网损率逐渐降低，在风电送出功率为1000 MW时达到最小值。之后随着风电送出功率的增加，多余的风电需要远距离传输到甘肃主网，河西电网的网损率将随之增加；当新疆外送功率为700 MW、1990 MW时，河西电网网损率随风电送出功率的变化规律与新疆外送功率为0时的相似。
4.3. 大规模风电接入点位置对电网损耗波动的影响
本文研究大规模风电接入点位置对电网损耗波动的影响，通过对以下两种情形进行仿真：保持酒泉风电送出功率为零不变，使敦煌风电送出功率改变；保持敦煌风电送出功率为零不变，改变酒泉的风电送出功率，可以得到河西电网的网损率的变化情况如图10所示。酒泉和敦煌变电站的具体位置如图8所示。
由图10可以得出以下结论：当酒泉(敦煌)接入点风电送出功率一定时，随着敦煌(酒泉)接入点风电送出功率的增加，河西电网网损率会相应地增加；尽管酒泉变自然位置距甘肃主网负荷中心较近，但各风电场经110千伏线路汇集到330千伏，再经330千伏线路汇集到750千伏酒泉变电站，电气距离较远；而敦煌变随距甘肃负荷中心自然距离较远，但所有风电场均由330千伏线路汇集到750千伏敦煌变电站，电气距离较酒泉变近。因此酒泉变风电容量增加产生的网损率高于敦煌变风电容量产生的网损率。
4.4. 大规模风电接入送端网络的送出功率对电网损耗波动的影响
在风电送出功率保持不变的前提下，本文研究大规模风电接入送端网络的送出功率对电网损耗波动的影响，并得到了在风电送出功率分别为0、500 MW、1000 MW的情况下，河西电网网损率随新疆外送功率的变化曲线图，如图11所示。
通过分析图11，可以得到以下结论：当风电送出功率为0时，随着新疆外送功率的增加，河西电网网损率会逐渐降低，因为新疆外送功率通过河西地区会被负荷消纳，减少了向甘肃主网长线路传输的功率区，且在新疆外送功率为1000 MW时取得最小值(与当地负荷持平)，之后随着新疆外送功率的增加，多余的电能需要远距离传输到甘肃主网，河西电网的网损率将随之增加；当风电送出功率为500 MW和1990 MW时，河西电网网损率随新疆外送功率的变化规律与风电送出功率为0时的相似，只不过河西电网网损率最低点发生了变化。
4.5. 大规模风电接入输电线路电压对电网损耗波动的影响
本文通过投切750 kV变电站低压侧电抗器调整母线电压，研究大规模风电接入输电线路电压对电网损耗波动的影响，得到河西电网的网损及主要变电站的电压如表1所示。由表1可以得到如下结论：随着750变电站低压侧电抗器的投入，河西电网敦煌750、酒泉750、玉门330、瓜州330等母线电压逐渐降低，河西电网损耗明显升高，由原来的203.750 MW升高到了210.764 MW，变化幅度为7.014 MW。因此，合理地提高河西电网的母线电压，能减少河西电网网损。
5. 结论
本文首先分析基于大规模风电接入的电网损耗波动特性，其次构建一个大规模风电接入的简单电网模型，分析风电并网对电网损耗的影响机理，明确风电并网影响网损的四个损耗影响因子：风电接入点位置、风电送出功率、送端网络的送出功率、输电线路电压，并分别论述了它们对网损的影响，提出基于损耗影响因子的降损措施。在上述理论分析的基础上，以甘肃河西电网为例进行仿真计算，验证了本文所述的大规模风电接入电网损耗影响因子和降损措施的正确性。
曾文伟等
Figure 10. The curve graph of the loss rate in Hexi power grid with the change of
wind power access point location
图10. 河西电网网损率随风电接入点位置变化曲线图
Figure 11. The curve graph of the loss rate in Hexi power grid with the change of Xin-
jiang output power
图11. 河西电网网损率随新疆外送功率变化曲线图
Table 1. Hexi power grid loss and main substations’ voltage
表1. 河西电网网损及主要变电站电压
主要变电站电压/kV
投切过程
网损/MW
顺序地点容量/kVar 组数方式敦煌酒泉玉门瓜州
0 不投入电抗器203.75 776.42 762.58 355.44 355.45
1 河西变?90 1 + 204.98 773.86 760.04 354.73 354.16
2 武胜变?120 1 + 206.14 771.45 757.79 354.10 352.93
3 酒泉变?90 1 + 208.47 766.99 752.99 351.91 350.67
4 敦煌变?90 1 + 210.76 761.23 749.22 350.8
5 346.76
基金项目
国家自然科学基金面上项目(51377053)；国家科技支撑计划(2015BAA01B04)；国家电网公司项目(52272214002C)。
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风电并网对电网的影响及其策略
风电并网对电网的影响及其策略-机电论文 风电并网对电网的影响及其策略 李梦云 （武汉理工大学自动化学院，湖北武汉430070） 【摘要】目前，中国风电已超核电成为第三大主力电源。但风力电场等分布式电源对电力网络的日益渗透的同时，给现代电力系统带来了很多方面的影响，比如改变了电力网络中能量传递的单向性，对现有配电网的稳定性产生较大的影响（尤其是对电网电压稳定性的影响）。因此，对风电并入配电网后产生的影响及其应对策略进行相关的研究是非常具有现实意义的。介绍了风力发电目前的发展状况和风电接入电网后对电力系统带来的影响，尤其是针对风电场并网后对电网的稳态电压的稳定性，以风速和风电机组的功率因数作为影响因素，从原理上，分别分析其对含风电场的电网的稳态电压的影响。最后在此基础上，提出初步的应对策略。 关键词风力发电；电网；稳态电压；影响；策略 0 前言 随着日益增长的电力负荷、能源的短缺、环境恶化的愈发严重，以及用户要求电能质量的提高，大家越来越关注DG（分布式发电）。研究表明，分布式发电的发展可以反映能源的综合运用、电力行业的服务程度和环境保护的提升。尤其是其中的风力资源，因为其是可再生能源、开发潜力大、环境和经济效益好，因此得到了广泛的应用，使风力发电成为分布式发电中重要的发展方向，同时也使其成为一种当今新型能源中发展迅速的发电方式。 1 风电并网对电力系统的影响
风电场并入配电网，使输电网对部分地区的电力输送压力得到缓解和电力系统的网损得到改善的同时，也对电力系统产生了许多不好的影响如电压波动、闪变等。 同时由于风具有随机性，其输入电网的有功和无功有很大的波动性。风速的不可预测这一特性，使我们不能对风电进行准确而又可靠地出力预测，我们需要更加注重负荷跟踪、备用容量等，提高了风电场的运行成本。 风电并网增加电力系统调峰调频的难度，不仅需要风电场容量，而且需要风电场快速响应负荷变化；风电机组并网时，会不可避免的对电网有冲击电流。风电场与电网的联络线的潮流的双向性，使并网后的电网的继电保护的保护配置提高了要求。 2 风电并网对电网电压的影响 配电网的电压分布情况由电力系统的潮流所决定，当电力网络中电源功率和负荷发生变化时，将会引发电力网络各个母线的节点产生变化。对风电并网的配电网来说，风电场的功率的波动会影响电网电压出现偏移。由于风电场接入配电网后，风电场的接入点的变化、有功功率和无功功率的不平衡等，会导致无功功率从无功源流向负荷。风电场的电压偏移会影响风电场的接入容量和风电并网后电力系统的安全运行。 2.1 风速变化对配电网电压的影响 将接入风电场的配电网系统的供电线路作等值电路，则风电场并网点至无限大系统两端的电压降落为： U1-U2=I(R1+R2+jX1+ jX2) （1） 上式中，U1为风电场的输出电压，U2为电网电压，R1、X1表示风电场的电
风电接入电网技术规定(通用版)
风电接入电网技术规定(通用 版) Safety management refers to ensuring the smooth and effective progress of social and economic activities and production on the premise of ensuring social and personal safety. ( 安全管理) 单位：_______________________ 部门：_______________________ 日期：_______________________ 本文档文字可以自由修改
风电接入电网技术规定(通用版) 1.1基本要求 风电场具有功功率调节能力，并能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。为了实现对风电场有功功率的控制，风电场需安装有功功率控制系统，能够接收并自动执行调度部门远方发送的有功出力控制信号，确保风电场最大输出功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值。 1.2最大功率变化率 风电场应限制输出功率的变化率。最大功率变化率包括 1min功率变化率和10min功率变化率，具体限值可参照表1。 表1风电场最大功率变化率推荐值
风电场装机容量(MW) 10min最大变化量(MW) 1min最大变化量(MW) 150 100 30 在风电场并网以及风速增长过程中，风电场功率变化率应当满足此要求。这也适用于风电场的正常停机，但可以接受因风速降低（或超出最大风速）而引起的超出最大变化率的情况。风电场最大功率变化率的确定也可根据风电场所接入系统的状况、其他电源的调节特性、风电机组运行特性等，由电网运营企业和风电场开发运营企业共同确定。 1.3紧急控制 在电网紧急情况下，风电场应根据电网调度部门的指令来控制其输出的有功功率，并保证风电场有功控制系统的快速性和可靠性。
风力发电对电力系统的影响学习资料
风力发电对电力系统 的影响
风力发电对电力系统的影响 摘要 风力发电总是依赖于气象条件，并逐渐以大规模风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。因此，电网并未专门设计用来接入风电，如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。本论文依据正常条例讨论了风电设计和设备网络的开发所遇到的一些问题和解决风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机性的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、频率和保护等方面带来影响，针对这些问题提出了相应的对策，以期待更好地利用风力发电。 关键词：风力发电；电力系统；影响；风电场 1. 引言 人们普遍接受，可再生能源发电是未来电力的供应。由于电力需求快速增长，对以化石燃料为基础的发电是不可持续的。相反的，风电作为一种有发展前景的可再生能源备受人们关注。当由于工业发展和世界大部分地区经济的增长而引起电力的需求稳步增长时，它有抑制排放和降低不可替代燃料储备消耗的潜力。 当大型风电场（几百兆瓦）成为一个主流时，风力发电越来越受欢迎。2006年间，包括世界上超过70个国家在内的风能发展，装机容量从2005年的59091兆瓦达到74223兆瓦。2006年的巨大增长表明，决策者们开始重视风能
发展能够带来的好处。由于到2020年12%的供电来于1250Gw的安装风电装机，将积累节约10771百万吨的二氧化碳，这个报道是人类减少温室气体排放的一个重要手段。 大型风电场的电力系统具有很高的容量、动态随机性能，这将会挑战系统的安全性和可靠性。而提供电力系统清洁能源的同时，风电场也会带来一些对电力系统不利的因素。随着风力发电的膨胀和风电在电力系统中比重的增加，影响将很可能成为风力集成的技术性壁垒。因此，应该探讨其影响并提出解决这些问题的对策。 风能已经从25年前的原型中走了很长的路，而且在未来的二十年里它也会继续前进。有一系列的问题与风电系统的运作和发展。虽然风力发电的渗透可能会取代传统的植物产生大量的能量，关注的重点是风力发电和电网之间的相互作用。本文提供了一个概述风力发电对电力系统的影响，并建议相应的对策来处理这些问题，以适应电力系统中的风力发电。 根据上述问题，本文从总体上讨论了风力发电项目开发过程中遇到的问题，以及在处理项目时，将风电场与电力系统相结合的问题。由于风力发电具有容量大、动态、随机性等特点，其影响主要包括有功、无功功率流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护。针对这些问题，提出相应的对策建议，以适应电力系统的风力发电。 本文的组织如下。第2节给出了风力发电的发展情况。在第3节介绍了风力发电的特点。在4节中，详细讨论了风力发电对电力系统的影响。在第5节中，提出了减少风力发电的影响的对策。最后，第6节总结本文。
风电接入电网技术规定
风电场接入电网技术规定 1、风电场有功功率 1.1 基本要求 风电场具有功功率调节能力，并能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。为了实现对风电场有功功率的控制，风电场需安装有功功率控制系统，能够接收并自动执行调度部门远方发送的有功出力控制信号，确保风电场最大输出功率及功率变化率不超过电网调度部门的给定值。 1.2 最大功率变化率 风电场应限制输出功率的变化率。最大功率变化率包括1min功率变化率和10min功率变化率，具体限值可参照表1。 表1 风电场最大功率变化率推荐值 在风电场并网以及风速增长过程中，风电场功率变化率应当满足此要求。这也适用于风电场的正常停机，但可以接受因风速降低（或超出最大风速）而引起的超出最大变化率的情况。风电场最大功率变化率的确定也可根据风电场所接入系统的状况、其他电源的调节特性、风电机组运行特性等，由电网运营企业和风电场开发运营企业共同确定。 1.3 紧急控制 在电网紧急情况下，风电场应根据电网调度部门的指令来控制其输出的有功功率，并保证风电场有功控制系统的快速性和可靠性。 a) 电网故障或特殊运行方式下要求降低风电场有功功率，以防止输电设备
发生过载，确保电力系统稳定性。 b) 当电网频率高于50.5Hz时，依据电网调度部门指令降低风电场有功功率，严重情况下可以切除整个风电场。 c) 在事故情况下，若风电场的运行危及电网安全稳定，电网调度部门有权暂时将风电场解列。事故处理完毕，电网恢复正常运行状态后，应尽快恢复风电场的并网运行。 2、风电场无功功率 2.1 无功电源 a) 风电场应具备协调控制机组和无功补偿装置的能力，能够自动快速调整无功总功率。风电场的无功电源包括风电机组和风电场的无功补偿装置。首先充分利用风电机组的无功容量及其调节能力，仅靠风电机组的无功容量不能满足系统电压调节需要的，在风电场集中加装无功补偿装置。 b) 风电场无功补偿装置能够实现动态的连续调节以控制并网点电压，其调节速度应能满足电网电压调节的要求。 2.2 无功容量 a) 风电场在任何运行方式下，应保证其无功功率有一定的调节容量，该容量为风电场额定运行时功率因数0.98（超前）～0.98（滞后）所确定的无功功率容量范围，风电场的无功功率能实现动态连续调节，保证风电场具有在系统事故情况下能够调节并网点电压恢复至正常水平的足够无功容量。 b) 百万千瓦级及以上风电基地，其单个风电场无功功率调节容量为风电场额定运行时功率因数0.97（超前）～0.97（滞后）所确定的无功功率容量范围。 c) 通过风电汇集升压站接入公共电网的风电场，其配置的容性无功补偿容量能够补偿风电场满发时送出线路上的无功损耗；其配置的感性无功补偿容量能够补偿风电场空载时送出线路上的充电无功功率。 d) 风电场无功容量范围在满足上述要求下可结合每个风电场实际接入情况通过风电场接入电网专题研究来确定。 3、风电场电压范围
风电功率波动性的分析
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们授权全国大学生数学建模竞赛组委会，可将我们的论文以任何形式进行公开展示（包括进行网上公示，在书籍、期刊和其他媒体进行正式或非正式发表等）。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： B 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）：东北电力大学 参赛队员(打印并签名) ：1. 张盛梅 2. 齐天利 3. 孔晖 指导教师或指导教师组负责人(打印并签名)：张杰 日期2014 年 8 月 20日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
2014高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）：全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
风电功率波动性的分析 摘要 风电机组的发电功率主要与风速有关，由于风的不确定性、间歇性以及风电场内各机组间尾流的影响，使得风力发电机不能像常规发电机组那样根据对电能的需求来确定发电。研究风电功率的波动特性，不论对改善风电预测精度还是克服风电接入对电网的不利影响都有重要意义。 对于问题1a，我们利用MATLAB软件做出了3日内的功率波动图，发现功率的波动曲线上下不断震荡，所以我们采用一段数据来进行分析（即从波谷到波峰再到波谷），利用MATLAB软件拟合工具箱中的dfittool对数据进行曲线拟合，并选出几种较为符合的概率分布，根据对数似然函数值的大小确定最佳的概率分布。 对于问题1b,利用MATLAB软件编程，将数据每天筛选出一个数据，利用SPSS软件对数据绘制P-P图，并与选出的最好的概率分布图作比较，求出其分布参数。 对于问题2，将数据每隔12个数据筛选出一个数据，并用问题1a的方法绘制曲线拟合和概率分布的比较，选出最好的概率分布，并计算每种分布下的数值特征。 对于问题3，首先利用MATLAB软件绘制出时间窗宽分别为5s和1min时的功率波动图，发现两者的概率的波动情况基本相同，分别计算两种情况下的信息波动率以及信息波动损失率，得出结论为两者的波动基本相同，但是时间窗宽为5s时会有局部信息损失。 对于问题4，我们筛选出时间窗宽为1min、5min、15min的数据，并利用MATLAB软件进行曲线拟合以及概率分布的拟合，并计算出每种概率分布下的特征值，用相同的方法求1min和5min时的信息波动率，计算得出信息波动损失率为0.27%。 对于问题5，采用灰色预测模型对数据进行预测。利用5min和15min的功率预测之后的功率走向，并分析方法的优缺点。 论文的创新之处有： 模型中利用MATLAB软件编程的方法进行数据的筛选，可以筛选出任意时间窗宽的数据。 关键词：风电机组；概率分布；功率预测；SPSS
风电并网对电网影响浅析
风电并网对电网影响浅析 [摘要]介绍了风电场常用的风力发电机型，总结了目前风电对电网运行影响分析方法及初步结论，提出了改进建议。 [关键词]风力机；电能质量；风电并网； 近年来，特别是《可再生能源法》实施以来，中国的风电产业和风电市场发展十分迅速， 2007 年新增装机容量340万千瓦，累计装机容量达到604万千瓦，超过丹麦，成为世界第五风电大国，07年装机仅次于美国和西班牙，超过德国和印度，成为世界上最主要的风电市场之一。 风电场出力的主要特点是随机性、间歇性及不可控性，主要随风俗变化。因此，风电并网运行给电网带来诸多不利影响。随着风电场的容量越来越大，对系统的影响也越来越明显，研究风电并网对系统的影响已成为重要课题，本文将就风电并网研究中的一些问题进行浅述。 1 风力机主要形式 分析风电并网的影响，首先要考虑风力发电机类型的不同。不同风电机组工作原理、数学模型都不相同，因此，分析方法也有差异。目前国内风电场选用机组主要有3种： 1.1异步风力发电机 目前是我国主力机型，国内已运行风电场大部分机组是异步风力发电机。主要特点是结构简单，运行可靠，此种发电机为定速恒频机组，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机率比较小，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。为满足电网对风电场功率因素的要求，采用在机端并联补偿电容器的方法，其补偿策略是异步发电机配有若干组固定容量电容器。由于风速大小随机变化，驱动异步发电机的风机不可能经常在额定风速下运转。 1.2双馈异步风力发电机 兆瓦级风力发电机普遍采用双馈异步发电机形式，是目前世界主力机型，该机型称为变速恒频发电系统。由于风力机变速运行，其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C p得到优化，获得高的系统效率;可以实现发电机较平滑的电功率输出;与电网连接简单，发电机本身不需要另外附加的无功补偿设备，可实现功率因素一定范围内的调节，例如从0 .95领先到0 .95滞后范围内，因而具有调节无功功率出力的能力。 1.3直驱式交流永磁同步发电机 从大型风电机组实际运行经验中，齿轮箱是故障率较高部件。采用无齿轮箱结构则避免了这种故障的出现，可以大大提高风电机组的可利用率、可靠性，降低风电机组载荷，提高风力机组寿命。该机组采用直接驱动永磁式同步发电机，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。 2、风电并网对电网影响分析方法 由于风速变化是随机的，因此风电场出力也是随机的，风电本身这种特点使其容量可信度低，给电网有功、无功平衡调度带来困难。 在风电容量比较高的电网中，可能产生电能质量问题，例如电压
参考-风电接入电网技术规定
管理制度参考范本 参考-风电接入电网技术规定 撰写人：__________________ 部门：__________________ 时间：__________________
1.1基本要求风电场具有功功率调节能力，并能根据电网调度部 门指令控制其有功功率输出。为了实现对风电场有功功率的控制，风 电场需安装有功功率控制系统，能够接收并自动执行调度部门远方发 送的有功出力控制信号，确保风电场最大输出功率及功率变化率不超 过电网调度部门的给定值。1.2最大功率变化率风电场应限制输出功 率的变化率。最大功率变化率包括1min功率变化率和10min功率变化率，具体限值可参照表1。表1风电场最大功率变化率推荐值风电场装机容量(MW)10min最大变化量(MW)1min最大变化量(MW)3020630-150装机容量/1.5装机容量/515010030在风电场并网以 及风速增长过程中，风电场功率变化率应当满足此要求。这也适用于 风电场的正常停机，但可以接受因风速降低（或超出最大风速）而引 起的超出最大变化率的情况。风电场最大功率变化率的确定也可根据 风电场所接入系统的状况、其他电源的调节特性、风电机组运行特性等，由电网运营企业和风电场开发运营企业共同确定。1.3紧急控制在电网紧急情况下，风电场应根据电网调度部门的指令来控制其输出的 有功功率，并保证风电场有功控制系统的快速性和可靠性。a)电网故 障或特殊运行方式下要求降低风电场有功功率，以防止输电设备发生 过载，确保电力系统稳定性。b)当电网频率高于50.5Hz时，依据电网 调度部门指令降低风电场有功功率，严重情况下可以切除整个风电场。 c)在事故情况下，若风电场的运行危及电网安全稳定，电网调度部门 有权暂时将风电场解列。事故处理完毕，电网恢复正常运行状态后， 应尽快恢复风电场的并网运行。、风电场无功功率2.1无功电源a)风
影响风力发电机出力的因素
影响风力发电机出力的因素 风力发电机在工作时由于受到环境或本身结构的影响，其功率会受到影响，目前大坝风场使用华锐3MW风机32台，现就一些影响风机出力的因素进行简单分析： 一、功率曲线与上网发电量 1、功率曲线反映了风力发电机组的功率特性，是衡量机组风能转换能力的指标之一，设备验收时功率曲线往往是被重点考核的对象。 下图为华锐3MW风机理论设计功率曲线 下图为风机实际功率曲线
从标准功率曲线与实际功率曲线对比可以看出，风机实际出力功率曲线与设计理论功率曲线趋近于相同（达到满发点有差异）。但实际风场中还有个别风机存在功率曲线异常情况，如下图所示：下图为风机异常功率曲线：
造成功率曲线异常有以下几点：一是华锐3MW远程监控系统数据记录错误或丢失。二是我风场由于受到功率限制，大风期部分风机风机停运。三是由于故障风机长时间停机，导致主控检测到的数据为零等。
2、因玉门地区发电量送出通道有限，导致我风场负荷受到严重限制，平常全厂出力为3万千瓦时左右（容量十万）,大风期我风场风机大部分不能满负荷发电。 二、风况及地理位置对风力发电机出力的影响 风力发电的原动力是不可控的，它是否处于发电状态以及出力的大小都决定于风速的状况，风速的不稳定性和间歇性决定了风电机组的出力也具有波动性和间歇性的特点。 1、目前我风场年平均风速为6.3m/s(以2013年为例，90m高度),设计之初年平均风速为7.86m/s（70m高度，出自大坝风场可研性报告），风场年平均风速有所下降。 2、目前我风场所处位置西南及南面均有山，成西高东低地理位置不理想，根据风场玫瑰图可以看出我风场主导风向为东风和西风，山对风的影响比较大。 3、因风场地理位置、环境等客观因素，风切变也是影响风机出力的不可抗力的原因之一。风切变，又称风切或风剪，是指风矢量(风向、风速)在空中水平和(或)垂直距离上的剧烈变化。现场风速及风向的剧烈变化，造成风机出力不稳定、偏航、变桨调整时间延长等，
风电并网对电网影响因素分析及解决措施
风电并网对电网影响因素分析及解决措施 发表时间：2018-11-02T17:24:59.847Z 来源：《知识-力量》2018年12月上作者：李祥 [导读] 随着科技的不断发展，风电技术日臻成熟，智能电网建设的普及度显著提升，未来风电技术将会在电网中承担更重要的角色。风力电场的不断推广及对电力网络的逐步渗透，对现代电力系统产生了显著影响。由此可见，对风电并网的影响和相关策略研究具备现实意义。关键词 （太原理工大学，山西太原 030001） 摘要：随着科技的不断发展，风电技术日臻成熟，智能电网建设的普及度显著提升，未来风电技术将会在电网中承担更重要的角色。风力电场的不断推广及对电力网络的逐步渗透，对现代电力系统产生了显著影响。由此可见，对风电并网的影响和相关策略研究具备现实意义。 关键词：风电并网；电压；影响 1.风力发电发展概况 在风力发电技术不断完善和成熟的前提下，风电并网成为了发展的重要趋势，而随着风电场在电力系统的作用不断提升，与并网后系统稳定性、电压波动和闪变、谐波等相关的研究不断增多。风电并网的自然属性较强，相比于其他常规类型的电源并网有很大的差异性，尤其是大型风电场并入电力系统后，对电力系统的正常运转而言是一个重大挑战，高水平风电背景下，原有电力系统的运作方式也将受到挑战。近些年来，随着变速恒频风力发电技术的不断发展和成熟，风力发电技术逐步取代了传统发电技术成为了主流。 现阶段，世界范围内对风电并网技术的关注度显著提升，主要表现在以下几个方面：系统应用方面的风电功率预测，风电波动性对系统工作的影响，风电应用后的电能质量问题，风电动态运作的特性问题，风电无功电压和参与电网的电压控制问题等。 2.风电并网对电网的影响因素 2.1对电网频率的影响 风速是一项不可控的因素，而风速的不稳定性也决定了风力的随机性。风电并网后可能会出现电源稳定性差的问题，并网后可能出现的问题也是难以预测的，需要提前对相关问题做好防范。系统中的风电容量处于较大比重时，如果出现了功率的随机性波动，将会对系统电量和功率的稳定性产生影响，不利于电力资源的质量控制，甚至导致敏感符合单元的非正常运转。因此，风电并网后，电网的其他常规机组必须保持较高的响应能力，及时进行跟进调节，防止出现频率和电量的较大波动。风电并网具备很大的不稳定性，一旦出现了停风或风速过大等突发情况，将会导致电网的频率不稳定，尤其是电网中的风电比重较高时，会威胁系统的输出稳定性。电力系统运作要保持频率稳定性，基本原则为失去了风电后，电网频率要保持高于最低频率允许值状态。为消除风力发电不稳定性导致的系统电力频率不稳，可以采用优化调度运行和提高系统备用电容量的方式加以解决。如果电力系统之间的联系紧密，频率问题基本上不会导致显著影响。 2.2对电网电压的影响 风速大小会对风力发电的状况产生显著影响，此外，风力资源的分布也存在很大的差异性，风电场大多建立在山区或者相对偏僻的地区，网络结构薄弱，风电场的运行势必会对正常系统的功能尤其是电压稳定性产生影响。此外，风力发电机采用的是感应发电，风电并网对于电网而言也是无功负荷的状态。为了防止出现极端情况导致风力发电输出丧失，每台风力发电机都要配备无功补偿装置。现阶段，最常见的无功补偿设备为分组投切电容器，根据异步发电机在额定功率下的因数进行设计。风电并网后，风力发电对电网电压的影响可以分为波形畸变、快电压波形和电压不平衡等。 2.3对电网稳定性的影响 风电并网后，最大的问题是电网的电压稳定性受到影响。主要由以下几方面导致：1.电容器补偿是最常见的无功补偿方式，接入电压量和补偿量之间存在正相关性，随着系统电压的降低，无功补偿量下降，而风电场对电网的无功需求则随之增加，导致电压水平进一步不稳定，从而诱发风机停止工作，严重可出现电力系统瘫痪。2.故障后，未出现功角失稳时，风电机组为保护自身而停机，风电场的输出减少或完全丧失，系统失去了无功负荷，电压水平相对偏高，风电场的母线电压超出最高警戒指标。3.故障未及时切除，导致电压稳定性不足。4.风电场出力过高，降低电网的安全阈值，容易出现系统崩溃，电压失衡。 3.风电并网对电网影响的解决措施 3.1确定风电场最大接入容量 风电场与电网的最大接入容量指标与自身的无功补偿状态和运行特性等密切相关，此外，还要考虑电压等级、负荷情况和电网结构等因素的影响。 (1)系统的网络结构 保持系统电压负荷不变的情况下，网络连接的紧密性直接影响风电最大接入容量。选择不同的接入点，将会导致风电场的最大接入容量存在很大差异性。 (2)常规机组的旋转备用水平 为满足风电最大接入容量增加的配备要求，可提升常会机电组的设备旋转水平。 (3)风电场与电网的联结方式 风电场和电网联合将直接影响电压分布节点和潮流，从而直接改变最大接入容量。 (4)风电机组的类型 恒速恒频发电机形成的风电场自身不具备无功补偿，必须配备外接的补偿装置，无形中增加了电力系统的负担，会导致最大接入容量受到直接影响。变速恒频的风电机组形成的风电场，可以对风电机组的状况进行适当调节，从而达到提升最大接入容量的目的。 3.2制定风电场的无功补偿方案 (1)基于异步机组的无功控制 在具体运行的过程中，风电场会议更高功率运转，这对解决风电场可能存在的突发状况有重要意义，满足了无功需求下风电场保持基功率的要求，同时也降低了由于风电场减少或完全消失对电网稳定性和输出电压产生的影响。为解决相关问题可以采用配备专门电容器组的方式，或者采用SVC系统改善电能质量，该系统相比于传统的设备能够提供更加稳定的功率因素和电压支援，从而提升系统的稳定性。
风的特性()
风的特性 1、随机性 2、风随高度的变化而变化 2、风速 由于风时有时无、时大时小，每一瞬时的速度都不相同，所以风速是指一段时间内的平均值，即平均风速。 3、风力 风力等级是根据风对地面或海面物体影响而引起的各种现象，按风力的强度等级来估计风力的大小。国际上采用的为蒲福风级，从静风到飓风共分为13个等级。 风力等级与风速的关系： 505 .1N 824.01.0N +=-ν式中 V N ——N 级风的平均风速 (m/s)； N ——风的级数。 风能密度，空气在一秒钟内以速度ν流过单位面积产生的动能 风力发电机的分类 按风轮轴的安装型式：水平轴风力发电机组和垂直轴风力发电机组 按风力发电机的功率 ：微型（额定功率50～1000W ）、小型（额定功率1.0～10kW ）、中型（额定功率10～100kW ）和大型（额定功率大于100kW ） 按运行方式 独立运行和并网运行 独立运行的风力发电机组 水平轴独立运行的风 力发电机组主要由风轮(包括尾舵)、发电机、支架、电缆、
充电控制器、逆变器、蓄电池组等组成，其主要结构见右图。 （2）并网运行的风力发电机组 并网运行的水平轴式风力发电机组由风轮、增速齿轮箱、发电机、偏航装置、控制系统、塔架等部件组成，其结构如右图所示 3.2.2 风力机 风力机又称为风轮，主要有水平轴风力机和垂直轴风力机。 1、水平轴风力机： a.荷兰式 b.农庄式 c.自行车式 d.桨叶式 2、垂直轴风力机： a.萨窝纽斯式 b.达里厄式 c.旋翼式 3）双馈异步发电机 双馈异步发电机是当今最有发展前途的一种发电机，其结构是由一台带集电环的绕线转子异步发电机和变频器组成，变频器有交－交变频器、交－直－交变频器及正弦波脉宽调制双向变频器三种，系统结构如下图所示。 根据双馈异步发电机转子转速的变化，双馈异步发电机可以有三种运行状态：1）亚同步运行状态。此时n
基于大规模风电接入的电网损耗波动特性和影响因子分析
Smart Grid 智能电网, 2017, 7(3), 185-195 Published Online June 2017 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/559694053.html,/journal/sg https://https://www.wendangku.net/doc/559694053.html,/10.12677/sg.2017.73021 文章引用: 曾文伟, 刘文颖, 王贤, 王维洲, 梁琛, 郑晶晶. 基于大规模风电接入的电网损耗波动特性和影响因子分 Analysis of Fluctuation Characteristics and Effect Factors of Grid Loss Based on Large-Scale Wind Power Integration Wenwei Zeng 1, Wenying Liu 1, Xian Wang 1, Weizhou Wang 2, Chen Liang 2, Jingjing Zheng 1 1School of Electrical and Electronic Engineering, North China Electrical Power University, Beijing 2 Electric Power Research Institute, State Grid Gansu Electric Power Company, Lanzhou Gansu Received: Jun. 1st , 2017; accepted: Jun. 25th , 2017; published: Jun. 28th , 2017 Abstract Wind power has advantages of relatively low cost, mature technology and suitable for large-scale development, so large-scale wind power generation is developed in China, but the impact of large-scale wind power integration on power loss is also gradually emerged. This paper first ana-lyzes the fluctuation characteristics of grid loss based on large-scale wind power integration. Se-condly, based on the simplified model of large-scale wind power access grid, the influence me-chanism and effect factors of network loss fluctuation are analyzed, and then the reduction mea- sures based on effect factors are proposed. Finally, taking Gansu Hexi Power Grid as an example, the effect factors and reduction measures of large-scale wind power access grid are simulated and verified, which show the correctness of the proposed loss effect factors and loss reduction mea- sures of large-scale wind power access grid. Keywords Large-Scale Wind Power Integration, Loss Fluctuation Characteristics, Loss Effect Factors, Loss Reduction Measures 基于大规模风电接入的电网损耗波动特性和影响因子分析 曾文伟1，刘文颖1，王 贤1，王维洲2，梁 琛2，郑晶晶1 1华北电力大学电气与电子工程学院，北京 2 国网甘肃省电力公司电力科学研究院，甘肃 兰州
风力发电对电力系统的影响
风力发电对电力系统的影响 摘要 风力发电总是依赖于气象条件，并逐渐以大规模风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。因此，电网并未专门设计用来接入风电，如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。本论文依据正常条例讨论了风电设计和设备网络的开发所遇到的一些问题和解决风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机性的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、频率和保护等方面带来影响，针对这些问题提出了相应的对策，以期待更好地利用风力发电。 关键词：风力发电；电力系统；影响；风电场 1. 引言 人们普遍接受，可再生能源发电是未来电力的供应。由于电力需求快速增长，对以化石燃料为基础的发电是不可持续的。相反的，风电作为一种有发展前景的可再生能源备受人们关注。当由于工业发展和世界大部分地区经济的增长而引起电力的需求稳步增长时，它有抑制排放和降低不可替代燃料储备消耗的潜力。 当大型风电场（几百兆瓦）成为一个主流时，风力发电越来越受欢迎。2006年间，包括世界上超过70个国家在内的风能发展，装机容量从2005年的59091兆瓦达到74223兆瓦。2006年的巨大增长表明，决策者们开始重视风能发展能够带来的好处。由于到2020年12%的供电来于1250Gw的安装风电装机，将积累节约10771百万吨的二氧化碳，这个报道是人类减少温室气体排放的一个重要手段。 大型风电场的电力系统具有很高的容量、动态随机性能，这将会挑战系统的安全性和可靠性。而提供电力系统清洁能源的同时，风电场也会带来一些对电力系统不利的因素。随着风力发电的膨胀和风电在电力系统中比重的增加，影响将很可能成为风力集成的技术性壁垒。因此，应该探讨其影响并提出解决这些问题的对策。 风能已经从25年前的原型中走了很长的路，而且在未来的二十年里它也会继续前进。有一系列的问题与风电系统的运作和发展。虽然风力发电的渗透可能会取代传统的植物产生大量的能量，关注的重点是风力发电和电网之间的相互作用。本文提供了一个概述风力发电对电力系统的影响，并建议相应的对策来处理这些问题，以适应电力系统中的风力发电。 根据上述问题，本文从总体上讨论了风力发电项目开发过程中遇到的问题，以及在处理项目时，将风电场与电力系统相结合的问题。由于风力发电具有容量大、动态、随机性等特点，其影响主要包括有功、无功功率流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护。针对这些问题，提出相应的对策建议，以适应电力系统的风力发电。 本文的组织如下。第2节给出了风力发电的发展情况。在第3节介绍了风力发电的特点。在4节中，详细讨论了风力发电对电力系统的影响。在第5节中，提出了减少风力发电的影响的对策。最后，第6节总结本文。
风电接入对电网的影响
风电的接入对电网的影响 1.对电网频率的影响 风电出力波动将会产生严重的有功功率平衡问题。风电比例大小对系统调频影响严重，当电力系统中风电装机容量达到一定规模时，风电功率波动或者风电场因故整体退出运行，可能会导致系统有功出力和负荷之间的动态不平衡，当电网其他发电机组不能够快速响应风电功率波动时，则有可能造成系统频率偏差，严重时可能导致系统频率越限，进而危及电网安全运行[1]。因此，始终保持电力系统频率在允许的很小范围内波动，是电力系统运行控制的最基本目标，也是电力调度自动化系统的最重要任务。电力系统正常运行时，频率始终保持在50Hz±0.2Hz 的范围内，当采用现代自动调频装置时，误差可以不超过0.05～0.15Hz。 2.对电网电压的影响 风电场并入电网后，由于风电具有间歇性和随机性的特点，使得当风电功率变化时，电网电压也将随之发生波动。随着风电注入功率的增加，风电场附近局部电网的电压和联络线功率将会超出安全范围，严重时会导致电压崩溃。影响电压波动有很多因素,例如风电机组类型、风况、所接入电网的状况和策略等,但最根本的原因是风速的波动带来的并网风电机组输出功率的变化。系统要求节点电压与额定值的偏差不允许超过一定的范围。因此,必须釆取适当的措施来防止偏差过大，维持系统的节点电压在限定的范围之内，防止与额定值的偏差超过允许范围。风电接入系统的所带来的电压与无功功率问题亟待解决。 综上所述，为保证大规模风电接入后电网的安全稳定运行，风电接入后的电网运行控制技术越来越重要，电网的稳定控制技术、运行控制技术、优化调度技术以及风电与电网的协调控制技术将成为风电并网控制技术中的关键技术[2,3]。 [1] 计崔. 大型风力发电场并网接入运行问题综述[J]. 华东电力, 2008, 36(10): 71-73. [2] 耿华, 杨耕, 马小亮. 并网型风力发电机组的控制技术综述[J]. 电力电子技术, 2007, 40(6): 33-36. [3] 王伟胜, 范高锋, 赵海翔. 风电场并网技术规定比较及其综合控制系统初探 [J]. 电网技术, 2007, 31(18): 73-77.
并网风电机组电压波动及闪变特性研究
目录 目录 摘要 (Ⅰ) Abstract (Ⅲ) 1绪论 (1) 1.1研究背景及意义 (1) 1.2国内外研究现状 (3) 1.2.1闪变检测方法研究现状 (3) 1.2.2并网风电机组电压闪变特性研究现状 (5) 1.3主要研究内容 (6) 2电压波动与闪变 (8) 2.1电压变动和电压波动 (8) 2.2电压闪变 (9) 2.3闪变评估标准 (9) 2.3.1闪变觉察率F(%) (9) 2.3.2瞬时闪变视感度S(t) (10) 2.3.3视感度系数K(f) (10) 2.3.4波形因数R(f) (11) 2.3.5短时间闪变视感度P st (11) 2.3.6长时间闪变视感度P lt (12) 2.4电压闪变原因及危害 (12) 2.4.1风电并网电压闪变原因 (12) 2.4.2闪变危害 (13) 2.5电压波动和闪变的抑制方法 (14) 2.6本章小结 (15) 3闪变检测方法研究 (16) 3.1IEC闪变检测方法 (16) 3.1.1IEC检测方法原理 (16) 3.1.2模拟闪变检测系统 (19) 3.1.3数字闪变检测系统 (19) 3.1.4模型检验 (23) 3.1.5参数校正 (24) 3.2经验模态分解法（EMD） (26) 3.3两种闪变检测方法对比 (29) 3.4本章小结 (30) 4并网风电机组电压闪变特性的仿真与分析 (31) I
西安理工大学工程硕士专业学位论文 II 4.1MATLAB/Simulink仿真平台 (31) 4.2基本四分量风速模型 (31) 4.2.1基本风风速模型 (31) 4.2.2阵风风速模型 (32) 4.2.3渐变风风速模型 (32) 4.2.4随机风风速模型 (33) 4.3风剪切和塔影效应模型 (34) 4.3.1风剪切模型 (34) 4.3.2塔影效应模型 (36) 4.4风机模型 (38) 4.4.1风力机气动特性 (38) 4.4.2机械传动机构模型 (39) 4.4.3桨距角控制系统模型 (39) 4.4.4双馈异步风力发电机 (40) 4.5不同风况下风机输出特性仿真 (41) 4.5.1阵风下的风机输出特性 (42) 4.5.2渐变风下的风机输出特性 (42) 4.5.3随机风下的风机输出特性 (43) 4.5.4风剪切和塔影效应下的风机输出特性 (43) 4.6不同风况下双馈风机闪变特性分析 (44) 4.7本章小结 (46) 5结论与展望 (47) 5.1结论 (47) 5.2展望 (47) 致谢 (48) 参考文献 (49) 附录 (52)
风电波动对电网影响规律剖析
风电波动对电网影响规律剖析 1引言 风电场输出功率具有波动性、间歇性，为确保电网稳定、安全运行，电网需要留有足够的旋转备用来完成系统对波动能源的调节。电网可接纳风电容量主要取决于区域电网所具备的调峰、调频能力，考虑到风力发电输出功率的变化速率较快，区域电网的AGC调节速率就显得尤为重要。我国的电网结构中，火力发电占据发电容量的份额最大，但火电机组调节速率较慢，不能有效得对风电进行快速调节。与之相比，水电机组具有容量大，调节速率快的特点，但在电网中所占容量较小并且分布不平均，并且其建设和运行都受到了自然客观条件的限制，以上原因导致了我国各地电网的接入风力发电的能力不尽相同，换言之，风电波动对不同的电网结构带来的影响也不尽相同。风电波动对电网带来的影响主要受三方面的因素制约：风电场输出功率的特性，地区电网的实际情况以及储能补偿设备的特性。 2典型电网调频能力分析 选取湖北、上海、吉林等我国几个负荷较大、电网调节能力较强的省区电网为案例，进行了研究。湖北省电网的大致情况为：全省AGC机组总可调容量1325MW 中，水电机组AGC可调容量为235MW，占17.7%，平均调节速率达21MW/min;火电机组AGC 可调容量为1090MW，占82.3%，平均AGC调节速率仅为5.3MW/min。因此总共的调节能力为26.3MW/min。 上海地区电网的大致情况为：目前上海电网实际的AGC调节速率仅仅为额定调节速率的1/3左右，即最大调频能力为50——60MW/min。因此，就目前上海电网的调频能力而言，在夏季高峰时约有10MW/min的AGC调节裕度，这两个地区都是位于我国的中东部的经济较为发达的地区，对能源有着巨大的需求，并且电网的容量较大，调节能力强。 吉林省电网的大致情况为：截至2008年底，吉林省内网省调总装机容量为13034MW，其中东北网调直调水电3238MW 。吉林省直调大部分为火电机组，总容量9796MW，其中火电机组7873MW;水电机组仅为285.7MW，风电机组764.3MW，生物发电机组42MW。
风电功率波动特性分析
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/559694053.html, 风电功率波动特性分析 作者：张晴露何天舒 来源：《中国高新技术企业》2015年第01期 摘要：文章通过频率频数的直方图进行初步估计，再通过dfittool工具箱进行确认和验证，最终得出指数分布最适合风电功率波动的分布。通过样本总体的均值和方差估计概率分布的参数，并用概率密度函数图和频率分布直方图对不同时间间隔、不同机组、每天或者一个月的概率分布之间的关系进行分析。最终得知，各个机组在以每日为时间窗宽，每天的平均风电功率大致相同，而方差除了一些特殊的点还有这个月的最后几天外，也是大致相同。 关键词：matlab工具箱；分布拟合；回归分析；ARMA模型；平稳时间序列文献标识码：A 中图分类号：TM76 文章编号：1009-2374（2015）01-0025-02 DOI：10.13535/https://www.wendangku.net/doc/559694053.html,ki.11-4406/n.2015.0013 1 问题描述 本题研究的是风电功率的波动性问题，当前世界各国资源环境约束的日趋严苛，以化石能源为主的能源发展模式必须向绿色可再生能源转变。风电机组发出的功率主要与风速有关。由于风的不确定性、间歇性以及风电场内各机组间尾流的影响，使得风力发电在满足用电需求方面的确定性不如常规发电。 大规模风电基地通常需接入电网来实现风电功率的传输与消纳。风电功率的随机波动是对电网不利的主要因素。研究风电功率的波动特性，对改善风电预测精度、克服风电接入对电网的不利影响有重要意义。 风电场通常有几十台甚至上百台风电机组。大型风电基地由数十甚至上百个风电场组成。因此，风电功率的波动有很强的时空差异性。 在此我们需要研究风电功率的概率分布等一系列信息并以此对未来风电的功率进行预测，希望得到风力发电机发电功率的一般性结论。 2 模型建立与求解 首先我们要研究风电机发电功率的概率分布。对于概率分布拟合，可以在matlab软件中 用dfittool来解决。我们随机选择了五台电机作为观测对象。