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风电场并网对电网电能质量的影响分析(一)

时间:2014-08-29 10:39来源:未知 作者:admin 点击:
风速变化使得风电场的输出功率发生波动,从而引起电网电压波动。风电机组自身固有的特性(风剪切、塔影效应、叶片重力偏差和偏航误差等)也可能导致电网电压波动,进而使电网出现可察觉的闪变现象[1~11]。风电机组中的电力电子装置是风电系统主要的谐波源。变速风电机

     风速变化使得风电场的输出功率发生波动,从而引起电网电压波动。风电机组自身固有的特性(风剪切、塔影效应、叶片重力偏差和偏航误差等)也可能导致电网电压波动,进而使电网出现可察觉的闪变现象[1~11]。风电机组中的电力电子装置是风电系统主要的谐波源。变速风电机组的变频器在风电机组运行过程中一直处于工作状态,因此变频器产生的谐波会对电网的电能质量产生影响。本文首先对风电场并网运行引起闪变和谐波问题的原因进行分析,并根据IEC和国家相关标准给出闪变和谐波的计算方法[12],结合某实际风电场接入地区电网的工程实例对电能质量的分析方法进行了说明。


     1 风电场并网运行引起的闪变问题


     1.1 引起闪变的原因


     风力发电引起电压波动和闪变的根本原因是并网风电机组输出功率的波动。简化的风电机组并网示意图如图1所示。图中:Uwind为风电机组的机端电压;Upcc为风电场并网点电压;Ugrid为电网电压;Rw和Xw分别为风电场送出线路、变压器以及场内集电线路的等效电阻和电抗;Rg和Xg分别为电网的等效电阻和电抗;I为并网系统的电流。

 

    


     假设电网为无穷大电源点,电网电压Ugrid为恒定值;若风电机组输出的有功功率和无功功率分别为P 和Q,则有

 

    


     由式(1)可以看出,由于电网电压Ugrid一定,当风电机组输出功率发生波动时,将会引起风电机组机端电压Uwind和风电场并网点电压Upcc发生波动,从而引起电网电压发生波动,当风电机组输出功率波动幅度较大时甚至引起可察觉的闪变现象[11]。风电机组捕获的风能可表示为

 

    


     式中:Pw是风电机组从风中获取的能量转化过来的风力机机械功率;ρ为空气密度;cp(λ)为风机的风能转换效率系数,λ为叶尖速比;AR为风轮扫过的面积;vw为风速。

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