风电并网是什么？方式有几种？对电网的影响一览

2023-04-27 15:43:30 作者：AG 7154

1.风电并网是什么

风电并网是一种风电机组和电网相联的发电系统，并网风电系统的有功功率与频率控制要求。系统应具备有功功率可调节的能力，能在不同工况时对系统的有功功率进行适当调节，同时能够对电网调度部门的有功功率相关控制指令进行接收并自动执行调控，以保证风电场有功功率及有功功率的变化调控能符合调度部门的预期。

风力发电

2.风电并网的方式

总的来说，目前风电并网的方式大致可以分为异步发电机、同步发电机和双馈发电机三种。

(1)异步发电机组的并网：

当前在风力发电系统中采用的异步发电机并网方法有以下几种：

1)直接并网：这种并网方法要求在并网时发电机的相序与电网的相序相同，当风力驱动的异步发电机转速接近同步转速时即可自动并入电网;自动并网的信号由铡速装置给出，而后通过自动空气开关合闸完成并网过程。

缺点：直接并网时会出现较大的冲击电流及电网电压的下降;适用：异步发电机容量在百千瓦级以下而电网容量较大的情况下。

2)降压并网：这种并网方法是在异步电机与电网之间串接电阻或电抗器或者接入自耦变压器，以达到降低并网合闸瞬间冲击电流幅值及电网电压下降的幅度。

缺点：因为电阻、电抗器等元件要消耗功率，在发电机并入电网以后，进入稳定运行状态时，必须将其迅速切除。适用：百千瓦级以上、容量较大的机组，显而易见这种并网方法的经济性较差。

3)通过晶闸管软并网：这种并网方法是在异步发电机定子与电网之间通过每相串入一只双向晶闸管连接起来，三相均有晶闸管控制，双向晶闸管的两端与并网自动开关的动合触头并联。

特点：这种软并网方连接方式可以省去一个并网自动开关，因而控制回路较为简单，而且避免了有触头自动开关触头弹跳、沾着及磨损等现象，可以保证较高的开关频率。

不足：需选用电流允许值大的高反压双向晶闸管，这是因为双向晶闸管中通过的电流需满足能通过异步发电机的额定电流值，而具有旁路并网自动开关的软并网连接方式中的高反压双向晶闸管只要能通过较发电机空载电流略高的电流就可以满足要求。

(2)同步发电机组并网：

1)同步发电机的并网：由风力机驱动同步发电机经变频装置与电网并联。这种系统并联运行的特点如下：

a.由于采用频率变换装置进行输出控制，因此并网时没有电流冲击，对系统几乎没有影响。b.为采用交一直一交转换方式，同步发电机组工作频率与电网频率是彼此独立的。风轮及其发电机的转速可以变化，不必担心发生同步发电机直接井网运行可能出现的失步问题。c.由于频率变换装置采用静态自励式逆变，虽然可以调节无功功率，但是有高频电流流向器电网。d.在风电系统中使用阻抗匹配和功率跟踪反馈来调节输出负荷，可使风力发电机组按最佳效率运行，向电网输送更多的电能。

2)直驱交流永磁同步发电机组的并网：由风力机直接驱动低速交流发电机，通过工作速度快。驱动功率小、导通压降低的IGBT逆变器井网。这种系统并联运行的特点如下：

a.由于不采用齿轮箱，机组水平轴向的长度大夫减小，电能生产的机械传动路径缩短，避免了因齿轮箱旋转而产生的损耗，噪音等。b.由于发电机具有大的表面，散热条件更有利，使发电机运行时的温升减低。减小发电机温升的起伏。

(3)双馈发电机组并网：

特点：在发电机侧和电网侧分别加入脉冲整流器，在低风速的情况下，发电机输出的交流电压经过电机侧脉冲整流器升压后，可以满足电网侧脉冲整流器的正常工作。

3.风电并网对电网的影响

定量分析风电场对主电网运行的影响，要从稳态和动态两方面进行分析。

(1)稳态分析：对含风电场的电力系统进行潮流计算

在稳态潮流分析中，对风电场的电力系统对平衡节点的有功、无功平衡能力提出更高要求，要分别分析含风电场电网在电网大、小运行方式下，是否满足系统的安全稳定运行的各种约束。由于不同的风电机组的工作原理、数学模型都不相同，因此，对不同类型风电场的潮流计算方法也有所差异。

稳态含风电场电力系统潮流计算的结果，实质上是一个各风速下系统的潮流计算分布情况表。其中风电场零出力、最大、最小出力等3种情况需要着重关注。

(2)动态过程分析一般采用仿真的方法

要考虑异步发电机、双馈异步发电机等不同发电机的模型以及风速、风力机、桨距调节等环节，用仿真程序PSS/E、PSCAD、Matlab/Simulink、PSASP等进行分析。分析的关键是各种风力发电机模型的选用。

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