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风电场SVG的作用

5.1.1风电对电网电能质量的影响

随着全球经济的发展，风能市场也迅速发展起来。近5年来，世界风能市场每年都以40%

的速度增长。1997年全世界风电装机容量只有7000兆瓦，2007年已有9万兆瓦，这一数

字到2010年将是16万兆瓦。预计未来20-25年内，世界风能市场每年将递增25%。随着技

术进步和环保事业的发展，风能发电在商业上将完全可以与燃煤发电竞争。

然而，风电作为电源具有随机性和间歇性，大规模风电场接入电网将对电力系统安全稳定运

行、电能质量以及功率的实时平衡等方面产生不利影响。随着更多、更大的风电场投入运行，

风电并网等技术问题也会越来越突出。

1、风电场需要解决的关键问题

1.1风能的特点

风力发电具有其特殊性，由于风电机组的原动力来源于流经风力机的风能，而风速和风向具

有随机变动的自然特性，因此风电机组的电能输出也是随机变动的，换句话说，风电机组属

于不能进行出力调整的电源装置，所以，风力发电出力的短周期变动较为显著；此外，由于

不同安装地点的风速和风向具有明显的差异，即使在同一个风电场内的风电机组，其出力的

变动也是不同步的。

这种随机的、随风速变动的功率注入电网，将对电网造成三个方面的问题：一、有功功率控

制的问题；二、无功功率控制的问题；三、电能质量影响。这三个问题将影响电网能承载风

力发电总容量，决定风力发电是否是一个稳定、可靠的电源，并最终影响风电作为清洁能源

的长远前景。

1.2风电场有功功率控制问题

传统的基于煤炭能源的火力发电是属于一种可控的发电技术，即其实际出力可遵照人为指令

执行。而风能具有不可预测的特性，其随机变动的自然特点使得人们无法控制风力发电实际

发电量。

风能的随机性而导致的风力发电不受控的这个特点给电网完全接纳风力发电的电能带来了

比较大的困难。因为有可能在电网高峰运行时，会出现风速较低，风能不够的情况；反之，

有可能在电网低谷运行时，会出现风速很大，风电机组能够充分发电的情况。其结果就是，

风力发电与电网实际所需电能产生矛盾，给电网有功的实时平衡带来较大的难度。

1.3风电场无功功率控制问题

和传统的火电不同，风电场不仅不能提供无功功率，相反要从电网吸收无功功率，而且在停

风状态下也保持与电网的联接并从系统吸收无功。由于单台的风机容量较小，并且每台风机

均由一台箱变升压至统一的35kV母线上，因此风电场存在数量众多的箱式变压器。由于存

在数量众多的箱式变压器和35kV/110kV主变压器漏抗的存在，使得风力发电机组的无功需

求量随着有功变化而变化。根据前面的分析，风电场的有功是随机、动态变化的，因此风电

场的无功需求也是随机、动态变化的。

风电场变化的无功将会将会给风力发电机组、箱式变压器、主变压器和输电线路等带来无功

损耗。而无功损耗和无功容量的平方有直接关系，因此控制好风电场的无功将会带来直接的

经济效益。

电网运行必须考虑大片区域风电机组切机带来的电压稳定问题。风电场退出运行时，系统由

于突然失去大量无功注入可能存在电压崩溃的危险。此外，风电电源往往处于远离负荷中心

的电网边缘，与电网之间的连接相对较弱，切机造成的瞬间无功富余无法由内陆地区的电力

系统有效消化，严重时将导致系统电压失稳。随着风电装机容量的快速发展，电网的电压稳

定问题将会越来越突出。

1.4电能质量问题

和风电场相关的电能质量问题包括两个方面：一、由风电场自身产生的电能质量问题，如电

压波动和骤降以及谐波；二、电网本身存在电能质量问题影响到风电场的运行。

风电机组会引起的电压变动：第一个部分由风电机组投切引起的电压暂降问题，第二个部分

是在恒定运行时。风电场对系统影响，体现在波动的功率变化会使系统的电压和频率产生很

大的变化，严重时将可能导致系统失去稳定。谐波问题是风电并网引起的另外一个电能质量

问题。谐波的来源包括发电机本身、风电机组的电力电子元件等。谐波电流大小与输出功率

基本呈线性关系，也就是与风速大小有关。在正常状态下，谐波干扰的程度取决于变流器装

置的设计结构及其安装的滤波装置状况，同时与电网的短路容量有关。

风电场机组的运行受制于系统的运行条件，当系统运行条件恶劣，风电机组很容易在系统扰

动下停机，给风电场带来经济损失。在我国已投运的风电场中，曾发生由于电网的冶金企业

产生的三相不平衡而导致风机解列。而对于目前比较流行双馈风电机组而言，电压波动将会

影响其安全运行，双馈机组对电压质量的要求比较高。

总之，电能质量决定了风电场能否稳定运行，以及风电场允许接入