风力发电并网对电网的影响概述

    摘要：智能电网建设中的一个重要方面是解决以风能为代表的可再生能源发电的接入问
题。风力发电逐渐以大型风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。下文就风力发电并
网对电网的影响进行了探讨

 　　 

　　关键词：风力发电并网；电网；影响

 

　　引言

 

　　在各种可再生能源发电形式中，风力发电因其技术成熟和成本优势成为最具规模化商
业开发前景的新能源发电形式。

 

　　一、风力发电基本原理

 

　　风力发电机组是一种将风能转化为电能的能量转换装置，包括风力机和风力发电机两
大部分，工作过程：空气流动的动能作用在风力机风轮上，推动风轮旋转起来，将空气动
力能转变为风轮旋转机械能，风轮的轮固定在风力机轴上，通过传动系统驱动风力发电机
轴及转子旋转，风力发电机将机械能转变成电能输送给负荷或电力系统。

 

　　二、风力发电并网运行的分析

 

　　随着风力发电的快速发展，风电场的并网已成为必然的途径。从风电问世以来，风力发
电经历了独立运行方式、恒速恒频运行方式、变速恒频运行方式。当今变速恒频发电系统已成
为主流，但风力发电并网仍是热点的研究话题。

 

　　不管是哪一种发电类型，并网总是以保证电力系统稳定性为基本原则。风力发电相比于
火力发电和水力发电，由于其不稳定性需要更精确的并网控制技术。并网运行时，需满足：
电压幅值与电网侧电压幅值相等；频率与电网侧频率相同；电压相角差为零；电压波形及
相位与电网侧的电压波形及相位保持一致。这样保证了并网时冲击电流理想值为零。否则，
若并网产生很大的瞬时冲击电流，不仅损坏电力设备，更严重的是使电力系统发生震荡，
威胁到电力系统稳定性。

 

　　从大的方向看，风力发电系统并网分为恒速恒频风力发电机并网和变速恒频风力发电
机并网。恒速恒频并网运行方式为风力发电机的转子转速不受风速的影响，始终保持与电网
频率相同的转速运行。虽然其结构简单、运行可靠，但是对风能的利用率不高，机械硬度高，
而且发电机输出的频率完全取决与转速，如控制不好，并网时会发生震荡、失步，产生很大
的冲击电流。所以恒速恒频系统已逐渐退出人们的视线。随着电力电子技术的日益成熟，以
变速恒频并网运行方式取而代之。变速恒频风力发电并网系统是发电机转速随着风速的变化
而变化，系统通过电力电子变化装置，使机组输出的电能频率控制在与电网频率一致。变速
恒频并网方式减少了机组的机械应力，充分的利用风能源，使发电效率大大提高；并网时
通过精确合理地控制电力电子变换器，使得并网更加稳定，降低系统因冲击电流过大使电
网电压降低从而破坏电力系统稳定性。

 

　　并网型风电系统的结构目前风电系统的运行方式常采用独立型、并网型和联合型

3 种方

式，中、大型风力发电机主要采用并网运行方式。并网型风电系统由风能资源、风力发电机组、
变频器、控制器及变压器等组成。风力发电机在并网时必须输出

50Hz 恒定频率的电能，一

般可以分为恒速恒频（

CSCF）和变速恒频（VSCF）两种调节方式。 

　　

1、CSCF 风电系统