风力发电对电网的影响研究

随着能源问题和环境问题的日益严峻,世界各国竞相大力发展可再生能源。风力发电凭借其绿色环保、资源丰富、容易开发、性价比逐步提高等优势得到了世界各国的广泛重视,是目前世界上发展得最快的可再生能源。风力发电在电网中的比重不断提高,大型风力发电场的容量少则几十兆瓦,多则可以达到上百兆瓦。但是与其他常规的火电厂、水电厂不同,风电场的输出功率不断波动,在电网中运行势必会对电网产生一系列影响,因此非常有必要对风电场在电网中的行为特性以及接入电网后产生的影响进行全面的研究。本文主要进行了以下几方面的研究工作: 本文首先对我国现有的能源储量和结构进行了统计,阐明能源和环境问题的严重性以及发展可再生能源的必要性;结合国内外风力发电的发展现状指出了影响我国风力发电进一步发展的主要因素,并简要了介绍几种适用于风力发电分析的仿真软件。其次在第2章中详细阐述风力发电原理,分析风力发电的系统结构,建立风速模型、风轮模型、传动部分模型,讨论不同风况下风力机组的控制方式,并简要回顾了异步发电机模型、同步发电机模型以及常见的换流器模型。第3章中讨论了8种不同风力发电系统的结构及其特点,重点分析和对比了目前3种风力发电机组的特点;对“定桨距风机+异步电机”模式的风力机组进行了仿真分析。再次,本文综述了陆地风电场和海上风电场的各自特点,阐明风电场的主要选址原则;在介绍几种风力机组排列方式的同时详细分析了3种风电场与电网间的连接方式的特点,建立了适用于电网分析的风电场等效模型。 本文的最后部分,通过几个例子对风电场引起的电压波动、电网短路电流变化、网损变化和电压闪变等几方面影响进行了理论分析和公式推导,并利用PSCAD/EMTDC进行仿真,揭示了风力发电对电网产生影响的原因和规律。