電氣工程及其自動化畢業(yè)論文--風(fēng)電場選址與并網(wǎng)技術(shù)分析

1、<p><b>　　畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）</b></p><p>　　風(fēng)電場選址與并網(wǎng)技術(shù)分析</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　論文基于對風(fēng)電場場址選擇的意義、影響因素、基本原則和選址步驟的初步探討,闡明風(fēng)電場場址選擇中應(yīng)注意的問題及遵循的原則。闡述了大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性

2、、電能質(zhì)量、電網(wǎng)頻率等方面的影響，提出改善風(fēng)電并網(wǎng)影響的措施。結(jié)合仝家河風(fēng)電場的實(shí)例，對風(fēng)電場選址和并網(wǎng)進(jìn)行了分析。</p><p>　　關(guān)鍵詞：風(fēng)電場；選址；并網(wǎng)</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Based on wind farm site selection of the meaning, inf

3、luence factors, basic principles and steps of the preliminary discussion to clarify the location, should pay attention to wind farm site selection problems and principles. The integration of large-scale wind power on the

4、 power system stability, power quality, power grid frequency effects, is proposed to improve the impact of wind power integration measures. Combined with the example of Tongjia River wind farm, the location of wind farms

5、 and gr</p><p>　　Keywords: The wind farm; site selection; parallel in</p><p><b>　　目　錄</b></p><p><b>　　引 言1</b></p><p>　　1風(fēng)電場場址選擇1</p>&

6、lt;p>　　1.1 風(fēng)電場宏觀選址1</p><p>　　1.1.1風(fēng)能資源1</p><p>　　1.1.2聯(lián)網(wǎng)條件1</p><p>　　1.1.3交通運(yùn)輸和土地利用1</p><p>　　1.1.4地質(zhì)條件和地形條件2</p><p>　　1.1.5其他因素2</p><p

7、>　　1.2風(fēng)電場微觀選址2</p><p>　　1.2.1風(fēng)資源評估2</p><p>　　1.2.2 風(fēng)機(jī)排布2</p><p>　　1.3風(fēng)電場場址選擇實(shí)例3</p><p>　　1.3.1宏觀選址分析3</p><p>　　1.3.2微觀選址分析5</p><p>&l

8、t;b>　　2風(fēng)電并網(wǎng)7</b></p><p>　　2.1風(fēng)能發(fā)電的主要特點(diǎn)7</p><p>　　2.2風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響8</p><p>　　2.2.1對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響8</p><p>　　2.2.3對電能質(zhì)量的影響9</p><p>　　2.3改善風(fēng)電并網(wǎng)影響的措施9&

9、lt;/p><p>　　2.3.1無功功率補(bǔ)償措施9</p><p>　　2.3.2合理確定風(fēng)電場并網(wǎng)電壓等級9</p><p>　　2.3.3加強(qiáng)管理提高控制水平9</p><p>　　2.3.4加強(qiáng)技術(shù)研究提高預(yù)測精度9</p><p>　　2.4風(fēng)電場并網(wǎng)實(shí)例10</p><p>　

10、　2.4.1接入系統(tǒng)方案10</p><p>　　2.4.2低電壓穿越要求12</p><p>　　2.4.3電能質(zhì)量監(jiān)測13</p><p>　　2.4.4風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)15</p><p>　　2.4.5無功功率補(bǔ)償15</p><p><b>　　3結(jié)語16</b></p&

11、gt;<p><b>　　參考文獻(xiàn)17</b></p><p><b>　　致 謝18</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　隨著全球能源危機(jī)的逐步凸顯，世界各國把推動可再生能源的發(fā)展作為21世紀(jì)能源發(fā)展的基本戰(zhàn)略。在各類可再生能源中，風(fēng)能作為一種

12、清潔的可再生能源，越來越受到世界各國的重視。風(fēng)力發(fā)電技術(shù)最為成熟、最具商業(yè)化和規(guī)模化發(fā)展前景，近些年來發(fā)展極為迅速。</p><p>　　風(fēng)電場選址和并網(wǎng)是風(fēng)電場設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵問題，其中涉及許多技術(shù)和經(jīng)濟(jì)因素。對于特定的場點(diǎn)特別是并網(wǎng)運(yùn)行的大型風(fēng)電場來講選擇最佳地點(diǎn)以最大限度地利用風(fēng)能和產(chǎn)生最好的經(jīng)濟(jì)效益是風(fēng)電場設(shè)計(jì)中首要解決的關(guān)鍵問題[1]。我國風(fēng)力發(fā)電建設(shè)逐步進(jìn)入了快速發(fā)展的時期，大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電必須要實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)

13、運(yùn)行。風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)的分析是風(fēng)電場規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行中不可缺少的內(nèi)容，是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)重要的組成部分。</p><p><b>　　1風(fēng)電場場址選擇　</b></p><p>　　風(fēng)電場選址一般可分為宏觀選址和微觀選址兩個階段。下面主要從這兩方面對風(fēng)電場選址進(jìn)行綜合分析。</p><p>　　1.1 風(fēng)電場宏觀選址　　</p>&l

14、t;p>　　風(fēng)電場宏觀選址過程是對一個較大地區(qū)的氣象條件、風(fēng)能、電網(wǎng)、交通、地質(zhì)、周圍環(huán)境等多種因素和條件進(jìn)行綜合考察后，選擇出一個資源豐富、且最有利用價值的小區(qū)域的過程[2]。</p><p><b>　　1.1.1風(fēng)能資源</b></p><p>　　建設(shè)風(fēng)電場最基本的條件是要有能量豐富、風(fēng)向穩(wěn)定的風(fēng)能資源，選擇風(fēng)電場場址時應(yīng)盡量選擇風(fēng)能資源豐富的區(qū)域。根據(jù)

15、我國風(fēng)能情況，一般規(guī)定有效風(fēng)速范圍為3～25m/s，將風(fēng)能豐富區(qū)規(guī)定為10m高度年平均風(fēng)速在6m/s以上[3]，50m高度年平均風(fēng)功率密度大于200W/m2，年有效風(fēng)速小時數(shù)大于5000h。主導(dǎo)風(fēng)向頻率在30%以上為比較穩(wěn)定 [4]。</p><p>　　1.1.2聯(lián)網(wǎng)條件　</p><p>　　影響并網(wǎng)風(fēng)電場最大安裝容量的因素包括系統(tǒng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、常規(guī)機(jī)組的旋轉(zhuǎn)備用水平、系統(tǒng)常規(guī)機(jī)組的優(yōu)化調(diào)

16、度、負(fù)荷特性、機(jī)組的類型和分布及風(fēng)電場的無功補(bǔ)償狀況等。風(fēng)電場場址選擇時，應(yīng)盡量靠近合適電壓等級的變電站或電網(wǎng)以減少線損，并網(wǎng)點(diǎn)短路容量應(yīng)足夠大[5]?！?lt;/p><p>　　1.1.3交通運(yùn)輸和土地利用</p><p>　　交通運(yùn)輸條件應(yīng)滿足風(fēng)電機(jī)組、工機(jī)械和其它設(shè)備、設(shè)施材料的進(jìn)場要求，在滿足條件的情況下盡量利用現(xiàn)有公路，減少建設(shè)道路的費(fèi)用。盡量使用未利用土地，少占或不占耕地。盡量避開

17、政府部門依法批準(zhǔn)的需要特殊保護(hù)的區(qū)域?！?lt;/p><p>　　1.1.4地質(zhì)條件和地形條件　</p><p>　　選址時，應(yīng)避開地震帶和水文地質(zhì)情況復(fù)雜的地區(qū)。對地貌分析可利用1：5000地形圖和衛(wèi)星觀測圖，判別并盡量選擇具有較高平均風(fēng)速的地形地貌如高原、山峰等，盡量避開較低平均風(fēng)速的地形地貌如盆地和森林等粗糙度較大的區(qū)域[6]。主風(fēng)向上要求盡可能開闊、寬敞，障礙物盡量少、粗糙度低，對風(fēng)速

18、影響小。應(yīng)選擇地形比較簡單的場址，利于大規(guī)模開發(fā)以及設(shè)備的運(yùn)輸、安裝和管理。風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)持力層的巖層應(yīng)厚度較大、變化較小、土質(zhì)均勻，承載力能滿足風(fēng)電機(jī)組基礎(chǔ)的要求?！　?lt;/p><p><b>　　1.1.5其他因素</b></p><p>　　結(jié)合國家風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃和各項(xiàng)環(huán)保要求，在西北、華北、東北和東南沿海大規(guī)模開發(fā)風(fēng)電。風(fēng)電場選址時，與居民區(qū)保持適當(dāng)距離以減小噪音

19、污染，國家有關(guān)規(guī)范要求風(fēng)電機(jī)組距居民區(qū)的最小距離應(yīng)使居民區(qū)的噪聲小于45db；避開自然保護(hù)區(qū)等區(qū)域；同時考慮各類極端氣象條件的影響?！?lt;/p><p>　　1.2風(fēng)電場微觀選址</p><p>　　風(fēng)電場微觀選址是在宏觀選址選定的小區(qū)域中確定風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的分布位置，確定每臺風(fēng)機(jī)的位置，使整個風(fēng)電場獲得最大年發(fā)電量，并盡可能降低施工成本，以便使整個風(fēng)電場具有更好的經(jīng)濟(jì)效益的過程[7]。風(fēng)電場

20、微觀選址是風(fēng)電場設(shè)計(jì)階段的重要工作，它涉及的因素較多，主要有風(fēng)電場土地的性質(zhì)、周圍村莊和建筑物的分布、當(dāng)?shù)丨h(huán)境部門的要求等。在充分考慮這些限制因素的情況下，結(jié)合風(fēng)電場風(fēng)資源分布圖進(jìn)行優(yōu)化選址，在初步選址之后進(jìn)行現(xiàn)場勘探定點(diǎn)，確定并最終布局。</p><p>　　1.2.1風(fēng)資源評估　 </p><p>　　風(fēng)資源評估需要對現(xiàn)場實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和修正，并計(jì)算平均風(fēng)速、空氣密度、有效風(fēng)能密度、

21、風(fēng)速的頻率分布、風(fēng)速持續(xù)時間分布、風(fēng)能玫瑰等風(fēng)資源數(shù)據(jù)[8]。目前國內(nèi)通用的風(fēng)能資源評估軟件是WasP。</p><p>　　1.2.2 風(fēng)機(jī)排布　</p><p>　　掌握風(fēng)電場風(fēng)能資源的分布后，進(jìn)行風(fēng)機(jī)的排布。在平坦地形區(qū)域?qū)︼L(fēng)能方向集中、主次風(fēng)能方向基本呈180°的風(fēng)電場，按照8倍和5倍的原則進(jìn)行風(fēng)機(jī)的排布，即風(fēng)機(jī)的間距取葉輪直徑的5倍，風(fēng)機(jī)的排距取葉輪直徑的8倍，風(fēng)機(jī)的排

22、布與主風(fēng)能方向垂直，且風(fēng)機(jī)前后錯開，呈梅花狀排布；對于風(fēng)向較分散、主風(fēng)能方向不明顯的風(fēng)電場，一般按10倍7倍原則進(jìn)行風(fēng)機(jī)布置。</p><p>　　根據(jù)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行現(xiàn)場踏勘，對風(fēng)機(jī)位置進(jìn)行微調(diào)，使布置每臺風(fēng)機(jī)的機(jī)位都具有較好的施工條件。對于風(fēng)能資源好、施工難度較大的機(jī)位應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析和計(jì)算，以確定該機(jī)位的取舍。根據(jù)風(fēng)電場的上網(wǎng)電價，確定風(fēng)電場單臺風(fēng)機(jī)的最低發(fā)電量，對于發(fā)電量低于該數(shù)值的風(fēng)機(jī)位置，應(yīng)進(jìn)行調(diào)整。<

23、;/p><p>　　1.3風(fēng)電場場址選擇實(shí)例　</p><p>　　以仝家河風(fēng)電場工程為例 ，對風(fēng)電場選址進(jìn)行分析。</p><p>　　1.3.1宏觀選址分析</p><p>　?。?）風(fēng)力資源。仝家河風(fēng)電場采用的測風(fēng)塔塔高80m，分別在80m（兩套風(fēng)速儀）、70m、50m、30m、10m高度各安裝了一個風(fēng)速儀，并在80m、70m、10m高度各

24、安裝了一個風(fēng)向儀。</p><p>　　風(fēng)電場測風(fēng)塔儀器配置表</p><p>　　由實(shí)測風(fēng)數(shù)據(jù)得測風(fēng)塔10m高度實(shí)測平均風(fēng)速3.7m/s，相應(yīng)風(fēng)功率密度為78.7W/m2；30m高度實(shí)測平均風(fēng)速5.0m/s，相應(yīng)風(fēng)功率密度為141.7W/m2；50m高度實(shí)測平均風(fēng)速5.6m/s，相應(yīng)風(fēng)功率密度為195.5W/m2；70m高度實(shí)測平均風(fēng)速6.0m/s，相應(yīng)風(fēng)功率密度為241.0W/m2；8

25、0m高度實(shí)測平均風(fēng)速6.2m/s，相應(yīng)風(fēng)功率密度為264.5W/m2。</p><p>　　測風(fēng)塔實(shí)測逐月平均風(fēng)速統(tǒng)計(jì)表 單位：m/s</p><p>　　實(shí)測年逐月風(fēng)功率密度表 單位：W/m2</p><p>　?。?）工程地質(zhì)。風(fēng)電場場址位于濱州市無棣縣境內(nèi)，本區(qū)在大地構(gòu)造上位于華北地臺區(qū)之華北平原坳陷區(qū)的濟(jì)陽坳陷區(qū)，在新構(gòu)造單元上

26、位于魯西－魯北沉降平原區(qū)的次級構(gòu)造單元東明－渤海強(qiáng)烈沉降平原區(qū)。近場區(qū)內(nèi)發(fā)育一系列的近東西向、北東東向和北北東向斷裂，規(guī)模較大的斷裂有羊二莊斷裂、埕子口斷裂、黃驊斷裂和慶云斷裂。</p><p>　　圖1 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造圖</p><p>　　區(qū)域范圍內(nèi)雖然有斷裂構(gòu)造發(fā)育，但近場區(qū)范圍內(nèi)無全新活動斷裂和發(fā)震構(gòu)造分布。根據(jù)對場地所處區(qū)域的斷裂活動、地震活動、新構(gòu)造運(yùn)動等綜合分析認(rèn)為，擬選場

27、地處于相對穩(wěn)定區(qū)，適宜工程建設(shè)。</p><p>　?。?）交通運(yùn)輸和施工條件。仝家河風(fēng)電場工程場址距榮烏高速、長深高速約20km，距320省道、237省道不足5km，另外場區(qū)西、南、北三側(cè)有多條縣鄉(xiāng)道路，滿足風(fēng)電場施工期間的交通要求。施工用水、生活用水、消防用水可考慮從附近賽爾水庫引接，并可作為升壓站運(yùn)行后的生產(chǎn)、生活用水。供水距離3～5km。施工用電可以從附近的配電網(wǎng)架引接至工地。</p>&l

28、t;p>　　1.3.2微觀選址分析</p><p>　　風(fēng)電場風(fēng)力機(jī)組的布置及每臺風(fēng)電機(jī)組發(fā)電量的計(jì)算，主要用Wasp10計(jì)算軟件完成。影響該軟件計(jì)算成果的有：粗糙度、障礙物的大小；地形文件數(shù)字化、復(fù)雜地形處理的精度；風(fēng)電機(jī)組功率曲線、推力系數(shù)的準(zhǔn)確性；機(jī)組的排布等因素。根據(jù)1∶10000的地形圖布置風(fēng)電機(jī)組，繪出塔位的相對坐標(biāo)。綜合考慮風(fēng)電場地形、并利用風(fēng)電場各測站訂正后的代表年測風(fēng)資料，通過Wasp軟件

29、繪制圖風(fēng)電場風(fēng)能資源分布圖。</p><p>　　圖2 風(fēng)電場風(fēng)能資源分布圖</p><p>　　為提高風(fēng)場發(fā)電量，風(fēng)機(jī)應(yīng)盡量布置在風(fēng)功率密度高的地方；本風(fēng)電場區(qū)域內(nèi)有農(nóng)田、樹林、果園、水庫和村莊等。本著避開村莊、基本農(nóng)田、防護(hù)林及遠(yuǎn)景規(guī)劃的原則，將風(fēng)機(jī)盡量布置在風(fēng)能資源高、運(yùn)輸方便、較為平整的地方，并將尾流控制在較低的范圍。由此對風(fēng)電機(jī)組優(yōu)化布置。</p><p&g

30、t;　　圖3 風(fēng)電機(jī)組布置圖</p><p><b>　　2風(fēng)電并網(wǎng)</b></p><p>　　由于風(fēng)能具有隨機(jī)性、間歇性、不穩(wěn)定性的特點(diǎn)，當(dāng)風(fēng)電裝機(jī)容量占總電網(wǎng)容量的比例較大時會對電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全運(yùn)行帶來沖擊。對風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)的分析是風(fēng)電場規(guī)劃設(shè)計(jì)和運(yùn)行中不可缺少的內(nèi)容。</p><p>　　2.1風(fēng)能發(fā)電的主要特點(diǎn)</p&g

31、t;<p>　?。?）風(fēng)能的穩(wěn)定性差。風(fēng)能屬于過程性能源。風(fēng)速和風(fēng)向經(jīng)常變動，具有隨機(jī)性、間歇性、不穩(wěn)定性，風(fēng)力發(fā)電機(jī)不易調(diào)節(jié)和控制出力，因此風(fēng)電機(jī)組發(fā)出的電能也是波動的、隨機(jī)變化的。</p><p>　　（2）風(fēng)能的能量密度小。為了得到相同的發(fā)電容量，風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)輪尺寸比相應(yīng)的水輪機(jī)大幾十倍。</p><p>　　（3）風(fēng)能不能大量儲存。因?yàn)樾铍姷某杀具h(yuǎn)遠(yuǎn)高于發(fā)電的成本，

32、在整個電網(wǎng)上幾乎沒有蓄電的能力，一般都是以輸出電量為基礎(chǔ)來調(diào)節(jié)收納的電量?！?lt;/p><p>　?。?）風(fēng)輪機(jī)的效率較低。風(fēng)輪的理論最大效率為59.3%，實(shí)際效率會更低一些。統(tǒng)計(jì)顯示，水平軸風(fēng)輪機(jī)最大效率通常在20%～50%，垂直軸風(fēng)輪機(jī)最大效率在30%～40%。</p><p>　?。?）風(fēng)電場分布位置偏遠(yuǎn)。我國風(fēng)資源豐富地區(qū)一般距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)比較薄弱，當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的輸電能力

33、限制了風(fēng)電的外送，在開發(fā)大規(guī)模風(fēng)電的形勢下，需要建設(shè)配套的風(fēng)電送出工程并加強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)。</p><p>　?。?）電網(wǎng)不可調(diào)度性。由于風(fēng)能的不可控性，因而不可能根據(jù)負(fù)荷的大小來對風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行調(diào)度，給電網(wǎng)調(diào)度帶來不小的壓力。且大部分風(fēng)電機(jī)組是無人值守的。</p><p>　　2.2風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響</p><p>　　2.2.1對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響　</p

34、><p>　　大規(guī)模風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)時，風(fēng)電場對無功功率的需求是導(dǎo)致電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性降低的主要原因。一方面，風(fēng)電場的有功出力使負(fù)荷特性極限功率增大，增強(qiáng)了靜態(tài)電壓穩(wěn)定性；另一方面，風(fēng)電場的無功需求使負(fù)荷特性的極限功率減少，降低了靜態(tài)電壓穩(wěn)定性。目前，風(fēng)力發(fā)電多采用異步發(fā)電機(jī)，需要外部系統(tǒng)提供無功支持。變速恒頻風(fēng)電系統(tǒng)在向電網(wǎng)注入功率的同時需要從電網(wǎng)吸收大量的無功功率。風(fēng)電場的無功仍可看作是個正的無功負(fù)荷，因此，當(dāng)風(fēng)電

35、場的容量較大且無功控制能力不足時，易影響電壓的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時會造成電壓崩潰?！?lt;/p><p>　　風(fēng)電場的并網(wǎng)改變了配電網(wǎng)的功率流向和潮流分布。因此，隨著風(fēng)電注入功率的增加。風(fēng)電場附近局部電網(wǎng)的電壓和聯(lián)絡(luò)線功率將超出安全運(yùn)行范圍，影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著各地風(fēng)力發(fā)電的蓬勃發(fā)展，風(fēng)電場的規(guī)模不斷擴(kuò)大，風(fēng)電裝機(jī)容量在系統(tǒng)中所占的比例不斷增加，風(fēng)電輸出的不穩(wěn)定性對電網(wǎng)的功率沖擊效應(yīng)也不斷增大，對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響就更加明

36、顯。情況嚴(yán)重時，將會使系統(tǒng)失去動態(tài)穩(wěn)定性，導(dǎo)致整個系統(tǒng)瓦解。　2.2.2對電網(wǎng)頻率的影響</p><p>　　當(dāng)風(fēng)速大于切入風(fēng)速時，風(fēng)電機(jī)組啟動掛網(wǎng)運(yùn)行；當(dāng)風(fēng)速低于切入風(fēng)速時，風(fēng)電機(jī)組停機(jī)并與電網(wǎng)解列。當(dāng)風(fēng)速大于切出風(fēng)速時，為保證安全，風(fēng)電機(jī)組必須停機(jī)。因此，受風(fēng)速變化的影響，風(fēng)電機(jī)組的出力也隨時變化，一天內(nèi)可能有多次啟動并網(wǎng)和停機(jī)解列?！?lt;/p><p>　　風(fēng)電場不穩(wěn)定的功率輸出會給電

37、網(wǎng)的運(yùn)行帶來許多問題。如果風(fēng)電容量在電網(wǎng)總裝機(jī)容量中所占比例很小，風(fēng)電功率的注入對電網(wǎng)頻率影響甚微。但是，當(dāng)風(fēng)電場與其他發(fā)電方式的電源組成一個小型的孤立電網(wǎng)時，可能會對孤立系統(tǒng)的頻率造成較大影響。隨著電網(wǎng)中風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量所占的比例逐步提高，大量風(fēng)電功率的波動增大了系統(tǒng)調(diào)頻的難度，而系統(tǒng)頻率的變化又會對風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響[9]。所以要求風(fēng)電機(jī)組能夠在一定的頻率范圍內(nèi)正常運(yùn)行，頻率超過一定范圍后限制出力運(yùn)行或延遲一定時間后退出運(yùn)行

38、，以維持系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定。 </p><p>　　2.2.3對電能質(zhì)量的影響</p><p>　　風(fēng)資源的不確定性和風(fēng)電機(jī)組本身的運(yùn)行特性使風(fēng)電機(jī)組的輸出功率呈波動性，可能會影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，如電壓偏差、電壓波動和閃變、諧波等。大多數(shù)風(fēng)電機(jī)組在啟動時會產(chǎn)生５～６倍額定電流的沖擊電流，對小容量的電網(wǎng)而言，風(fēng)電場并網(wǎng)瞬間將造成電網(wǎng)電壓的大幅度下跌；正常運(yùn)行時的風(fēng)速變化也會導(dǎo)致風(fēng)機(jī)出力的波動而影

39、響電能質(zhì)量。隨著風(fēng)速的增大，風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的電壓波動和閃變也將增大[10]，并且風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)短路比越大，其引起的電壓波動和閃變越小[11]。當(dāng)風(fēng)速超過切出風(fēng)速時，風(fēng)電機(jī)組會從額定出力狀態(tài)自動退出運(yùn)行，若風(fēng)電場所有風(fēng)電機(jī)組幾乎同時退出，這種沖擊對配電網(wǎng)的影響十分明顯。 　</p><p>　　2.3改善風(fēng)電并網(wǎng)影響的措施　</p>

40、<p>　　2.3.1無功功率補(bǔ)償措施</p><p>　　采用動態(tài)無功補(bǔ)償如靜止補(bǔ)償器等可以改善系統(tǒng)暫態(tài)特性，從而提高風(fēng)電場的安全容量。靜止無功補(bǔ)償器（SVC）可以快速平滑地調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償功率的大小，提供動態(tài)的電壓支撐，改善系統(tǒng)的運(yùn)行性能。將SVC安裝在風(fēng)電場的出口，根據(jù)風(fēng)電場接入點(diǎn)的電壓偏差量來控制SVC補(bǔ)償?shù)臒o功功率，能夠穩(wěn)定風(fēng)電場節(jié)點(diǎn)電壓，降低風(fēng)電功率波動對電網(wǎng)電壓的影響。</p>

41、<p>　　2.3.2合理確定風(fēng)電場并網(wǎng)電壓等級</p><p>　　對于風(fēng)資源較為集中，相鄰幾個風(fēng)電場總?cè)萘砍^200MW的，考慮以220kV電壓等級接入系統(tǒng)；對于分布相對分散、容量在50～100MW以內(nèi)的單個風(fēng)電場，或相鄰幾個風(fēng)場總?cè)萘吭?20以內(nèi)的，可考慮以110kV電壓等級接入系統(tǒng)；對于個別分布較為分散、容量在4MW以內(nèi)的單個風(fēng)電場，可考慮以35kV電壓等級接入系統(tǒng)。</p>&

42、lt;p>　　2.3.3加強(qiáng)管理提高控制水平</p><p>　　風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越、有功控制、無功控制等性能對于電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行影響巨大，必須加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組選型及功能配置的管理，使得大規(guī)模集中并網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組主要性能技術(shù)指標(biāo)向常規(guī)電源靠近。加快風(fēng)電場集群控制系統(tǒng)研究與開發(fā)，提高風(fēng)電基地風(fēng)電場運(yùn)行控制的能力和水平；完善風(fēng)電機(jī)組、無功補(bǔ)償裝置等關(guān)鍵設(shè)備的運(yùn)行控制手段，提高風(fēng)電場正?？刂啤⒕o急安全穩(wěn)定控制能力

43、，全面提高風(fēng)電場的運(yùn)行控制水平。建立與大規(guī)模風(fēng)電基地集中接入電網(wǎng)相適應(yīng)的技術(shù)規(guī)范、管理規(guī)定；加強(qiáng)風(fēng)電基地風(fēng)電場建設(shè)、并網(wǎng)、啟動驗(yàn)收和運(yùn)行全過程管理，加快風(fēng)電安全監(jiān)督保證體系建設(shè)，確保大規(guī)模風(fēng)電對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響風(fēng)險可控、在控和能控。</p><p>　　2.3.4加強(qiáng)技術(shù)研究提高預(yù)測精度</p><p>　　加強(qiáng)風(fēng)電場出力預(yù)測技術(shù)研究，加快風(fēng)電基地預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)建設(shè)；明確電網(wǎng)、風(fēng)電場在

44、風(fēng)電預(yù)測預(yù)報(bào)方面責(zé)任，建立并不斷完善風(fēng)電預(yù)測預(yù)報(bào)系統(tǒng)，逐步提高風(fēng)電預(yù)測預(yù)報(bào)的精度?！　?lt;/p><p>　　2.4風(fēng)電場并網(wǎng)實(shí)例　</p><p>　　以仝家河風(fēng)電場工程為例 ，對風(fēng)電場并網(wǎng)進(jìn)行分析。</p><p>　　2.4.1接入系統(tǒng)方案</p><p>　　濱州電網(wǎng)處于山東電網(wǎng)的北部末端，供電范圍為惠民、陽信、無棣、沾化、博興、鄒平、

45、濱城區(qū)、開發(fā)區(qū)六縣二區(qū)負(fù)荷。電網(wǎng)通過兩回500kV黃濱線與華北電網(wǎng)相連，通過500kV陵濱線、淄濱線、濱油Ⅰ、Ⅱ線及220kV雙河線、蘆木線與主網(wǎng)相聯(lián)，通過220kv沾利線、木勝線、沾鹽線、車學(xué)線與東營電網(wǎng)相聯(lián)[12]。</p><p>　　無棣電網(wǎng)位于濱州市北部，通過220kV大楊變電站接入濱州電網(wǎng)。目前已形成以220kV大楊變電站為主供電源，以110kV、35kV、10kV為配電線路的輻射形供電網(wǎng)絡(luò)。<

46、/p><p>　　沾化電網(wǎng)位于濱州市東北部，通過220kV沾化電廠～濱州線接入濱州電網(wǎng)，通過220kV沾化電廠～鹽鎮(zhèn)、車王～學(xué)堂雙線、沾化電廠～利津四回線路與東營電網(wǎng)相連?，F(xiàn)已形成以220kV車王站、沾化電廠為主供電源，以110kV、35kV、10kV為配電線路的輻射形供電網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　圖4 濱州電網(wǎng)地理接線示意圖</p><p>　　目前風(fēng)電聯(lián)合送出方

47、式對于風(fēng)電場和電網(wǎng)無論從投資的角對度還是從對電網(wǎng)資源占用的角度都更具優(yōu)勢[13]。仝家河風(fēng)電場工程、小米河風(fēng)電場工程、朱龍河風(fēng)電場工程、秦口河風(fēng)電場工程，每期容量48MW。接入系統(tǒng)方案考慮四個風(fēng)電場聯(lián)合送出，在仝家河風(fēng)電場建設(shè)1座220kV風(fēng)電場升壓站，安裝1臺100MVA（220/35kV）雙繞組有載調(diào)壓變壓器； 48MW風(fēng)機(jī)分別經(jīng)機(jī)端變壓器升壓至35kV，經(jīng)35kV集電線路接入升壓站35kV配電裝置。48MW風(fēng)機(jī)經(jīng)升壓主變升壓至22

48、0kV，以1回220kV線路接至220kV沾化南風(fēng)電匯集站，線路長度約20km。</p><p>　　圖5 仝家河風(fēng)電場接入系統(tǒng)示意圖</p><p>　　2.4.2低電壓穿越要求 </p><p>　　低電壓穿越，指在風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落的時候，風(fēng)機(jī)能夠保持低電壓穿越并網(wǎng)，甚至向電網(wǎng)提供一定的無功功率，支持電網(wǎng)恢復(fù)，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常，從而穿越這個低電壓時間(

49、區(qū)域)。低電壓穿越是對并網(wǎng)風(fēng)機(jī)在電網(wǎng)出現(xiàn)電壓跌落時仍保持并網(wǎng)的一種特定的運(yùn)行功能要求。</p><p>　　根據(jù)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定，對于風(fēng)電裝機(jī)容量占電源總?cè)萘勘壤笥?%的省級電力系統(tǒng)，其電力系統(tǒng)區(qū)域內(nèi)新增運(yùn)行的風(fēng)電場應(yīng)具有低電壓穿越能力，具體要求為：風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌至20%額定電壓時，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組能夠不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行625ms；風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電壓在發(fā)生跌落后2s內(nèi)能夠恢復(fù)到額

50、定電壓的90%時，風(fēng)電場內(nèi)的風(fēng)電機(jī)組能夠保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行。</p><p>　　圖6 風(fēng)電場低電壓穿越要求</p><p>　　對于電網(wǎng)發(fā)生不同類型故障的情況，對風(fēng)電場低電壓穿越的要求如下：</p><p>　?。?）當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生三相短路故障引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時，風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)各線電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)時，場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行；風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)

51、任意一線電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線時，場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組允許從電網(wǎng)切出。</p><p>　?。?）當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生兩相短路故障引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時，風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)各線電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)時，場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行；風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)任意一線電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線時，場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組允許從電網(wǎng)切出。</p><p>　　（3）電網(wǎng)發(fā)生單相接地短路故障引起并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落時，

52、風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)各相電壓在圖中電壓輪廓線及以上的區(qū)域內(nèi)時，場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組必須保證不脫網(wǎng)連續(xù)運(yùn)行；風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)任意一相電壓低于或部分低于圖中電壓輪廓線時，場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組允許從電網(wǎng)切出。</p><p>　　對電網(wǎng)故障期間沒有切出電網(wǎng)的風(fēng)電場，其有功功率在電網(wǎng)故障清除后應(yīng)快速恢復(fù)，以至少10％額定功率/秒的功率變化率恢復(fù)至故障前的值。</p><p>　　2.4.3電能質(zhì)量監(jiān)測</p>

53、<p>　　根據(jù)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定的相關(guān)要求，仝家河風(fēng)電場配置1臺電能質(zhì)量在線監(jiān)測裝置，對風(fēng)電場可能引起的電壓偏差、頻率偏差、三相不平衡度、負(fù)序電流諧波、閃變和電壓波動進(jìn)行在線監(jiān)測，并將電能質(zhì)量數(shù)據(jù)傳送到電力調(diào)度和電能質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門。</p><p><b>　?。?）電壓偏差</b></p><p>　　風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)后

54、，并網(wǎng)點(diǎn)的電壓正、負(fù)偏差的絕對值之和不超過額定電壓的10％，一般應(yīng)為額定電壓的?3％～＋7％。</p><p><b>　?。?）電壓變動</b></p><p>　　風(fēng)電場在并網(wǎng)點(diǎn)引起的電壓變動d（%）應(yīng)當(dāng)滿足下表的要求。</p><p>　　注：d表示電壓變動，為電壓方均根值曲線上相鄰兩個極值電壓之差，以系統(tǒng)標(biāo)稱電壓的百分?jǐn)?shù)表示；r表示電壓

55、變動頻度，指單位時間內(nèi)電壓變動的次數(shù)（電壓由大到小或由小到大各算一次變動）。不同方向的若干次變動，若間隔時間小于30ms，則算一次變動。</p><p><b>　?。?）閃變</b></p><p>　　風(fēng)電場引起的長時間閃變值Plt按照風(fēng)電場裝機(jī)容量與公共連接點(diǎn)上的干擾源總?cè)萘恐冗M(jìn)行分配，應(yīng)滿足下表要求。</p><p><b>

56、;　?。?）諧波</b></p><p>　　風(fēng)電場向電網(wǎng)注入的諧波電流允許值按照風(fēng)電場裝機(jī)容量與公共連接點(diǎn)上具有諧波源的發(fā)/供電設(shè)備總?cè)萘恐冗M(jìn)行分配，應(yīng)滿足下表要求。</p><p>　　注：220kV 基準(zhǔn)短路容量取2000MVA。</p><p>　　2.4.4風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)</p><p>　　根據(jù)國家電網(wǎng)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中

57、關(guān)于風(fēng)電場接入電網(wǎng)技術(shù)規(guī)定，連接到輸電系統(tǒng)的大型發(fā)電廠向電網(wǎng)調(diào)度部門提供實(shí)時數(shù)據(jù)是必需的，是電網(wǎng)調(diào)度部門進(jìn)行系統(tǒng)監(jiān)測和控制的基礎(chǔ)。裝機(jī)容量的大的風(fēng)電場也應(yīng)要求相應(yīng)的運(yùn)行監(jiān)測和數(shù)據(jù)傳輸。</p><p>　　根據(jù)實(shí)際系統(tǒng)要求及風(fēng)電場功率預(yù)測系統(tǒng)的要求，風(fēng)電場應(yīng)該通過實(shí)時通信包括單個風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)；風(fēng)電場實(shí)際運(yùn)行機(jī)組數(shù)量和型號；風(fēng)電場并網(wǎng)點(diǎn)電壓風(fēng)電場高壓側(cè)出線的有功功率、無功功率、電流；高壓斷路器和隔離開關(guān)的位置；

58、風(fēng)電場的實(shí)時風(fēng)速和風(fēng)向等方面的信號。以此為根據(jù)對仝家河風(fēng)電場配置一套風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)。</p><p>　　2.4.5無功功率補(bǔ)償</p><p>　　進(jìn)行風(fēng)電場功率因數(shù)調(diào)節(jié)和電壓控制的無功電源包括風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場的無功補(bǔ)償裝置。應(yīng)該充分利用風(fēng)電機(jī)組的無功容量及其調(diào)節(jié)能力，僅靠風(fēng)電機(jī)組的無功容量不能滿足系統(tǒng)電壓調(diào)節(jié)需要的，在風(fēng)電場集中加裝無功補(bǔ)償裝置。風(fēng)電場無功補(bǔ)償裝置能夠?qū)崿F(xiàn)動態(tài)的連續(xù)調(diào)

59、節(jié)以控制并網(wǎng)點(diǎn)電壓，其調(diào)節(jié)速度應(yīng)能滿足電網(wǎng)電壓調(diào)節(jié)的要求。</p><p>　　為了讓風(fēng)電場部分參與電壓控制，對于直接接入電網(wǎng)的風(fēng)電場，其配置的無功補(bǔ)償容量應(yīng)該能夠補(bǔ)償風(fēng)電場滿發(fā)時送出線路上的部分無功損耗（約50％）以及風(fēng)電場空載時送出線路上的部分充電無功功率（約50％）。</p><p>　　對于通過220kV（或330kV）風(fēng)電匯集系統(tǒng)升壓至500kV（或750kV）電壓等級接入公共電

60、網(wǎng)的風(fēng)電場群，其每個風(fēng)電場配置的容性無功容量除能夠補(bǔ)償并網(wǎng)點(diǎn)以下風(fēng)電場匯集系統(tǒng)及主變壓器的無功損耗外，還要能夠補(bǔ)償風(fēng)電場滿發(fā)時送出線路的全部無功損耗；其風(fēng)電場配置的感性無功容量能夠補(bǔ)償風(fēng)電場送出線路的全部充電功率。</p><p>　　仝家河風(fēng)電場采用兩組35kV動態(tài)無功補(bǔ)償成套裝置MCR型SVC進(jìn)行無功補(bǔ)償，容量為12MVar。在主變低壓側(cè)裝設(shè)2組±12Mvar動態(tài)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置。無功補(bǔ)償設(shè)備放置在

61、升壓站西側(cè)，整個無功補(bǔ)償設(shè)備由戶外電容器、電抗器設(shè)備和戶內(nèi)控制屏柜組成。</p><p><b>　　3結(jié)語</b></p><p>　　通過結(jié)合工程中場址選擇實(shí)例分析，可知風(fēng)電場場址的選擇是比較復(fù)雜的，選址的過程應(yīng)該按照選址的步驟進(jìn)行，同時應(yīng)綜合考慮選址的影響因素（地如形條件、道路情況、周圍環(huán)境等）和應(yīng)遵循的基本原則。以此選出最優(yōu)的風(fēng)電場場址，從而降低風(fēng)電場后期建設(shè)

62、的成本、提高風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。</p><p>　　風(fēng)電作為一種綠色能源，有著經(jīng)濟(jì)、環(huán)保等方面的顯著優(yōu)勢。但在未來一段時間內(nèi)，風(fēng)力發(fā)電要具備與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相當(dāng)?shù)母偁幜?，還需通過合理選擇風(fēng)電機(jī)組類型、合理確定風(fēng)電場并網(wǎng)電壓等級、確定并網(wǎng)點(diǎn)最大風(fēng)電接入容量、合理選擇風(fēng)電場的無功補(bǔ)償設(shè)備等措施來進(jìn)一步改善其并網(wǎng)性能，以降低或者消除風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)運(yùn)行的負(fù)面影響。

63、 　 　</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]井惟如.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)文獻(xiàn)匯編[M].北京：華北電力設(shè)計(jì)院工程有限公司，2003</p><p>　　[2]于力強(qiáng)，蘇蓬.風(fēng)電場選址問題綜述[J].中國新技術(shù)新產(chǎn)品，2009(7)：15

64、6.</p><p>　　[3]王承煦，張?jiān)?風(fēng)力發(fā)電[M].中國電力出版社,2003,3.</p><p>　　[4]胡衛(wèi)紅,王鴻元,王瑋.風(fēng)電場建設(shè)與運(yùn)行中若干關(guān)鍵問題的探討[J].華北電力技 術(shù),2007,(9):64－94.</p><p>　　[5] 姚興佳，王士榮；董麗萍.風(fēng)電場及風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)運(yùn)行[J].可再生能源,2006，(6)：100.</

65、p><p>　　[6]吳培華.風(fēng)電場宏觀和微觀選址技術(shù)分析[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì),2006，16(15)：154-155.</p><p>　　[7]宮靖遠(yuǎn).風(fēng)電場工程技術(shù)手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.</p><p>　　[8]王民浩.中國風(fēng)電場工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與成果匯編[M].北京：中國水利水電出版社，2010.1 </p><p&

66、gt;　　[9]遲永寧，劉燕華，王偉勝，等.風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)的影響[J].電網(wǎng)技術(shù), 2007,31(2):77－81.</p><p>　　[10]董鍇，易仕敏，鄭鋼，等.風(fēng)力發(fā)電研究現(xiàn)狀與接人系統(tǒng)后的影響分析[J].廣東電力，2009，22(9)：17-20.</p><p>　　[11]傅旭，李海偉，李冰寒.大規(guī)模風(fēng)電場并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響及對策綜述[J].陜西電力，2010(1)：5

67、3-57.</p><p>　　[12] 王艷，李磊，尹成竹.山東省風(fēng)電發(fā)展與并網(wǎng)方式研究[J].山東電力技術(shù), 2009,(3):6.</p><p>　　[13]熊曄華.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組接入系統(tǒng)和運(yùn)行[J].東北電力技術(shù),2001,11.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　經(jīng)過這幾個月來的

68、忙碌和學(xué)習(xí)，本次畢業(yè)論文設(shè)計(jì)已接近尾聲，這也意味著我在大學(xué)的學(xué)習(xí)生活既將結(jié)束。在這四年的時間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵是分不開的。我要感謝臨沂大學(xué)對我四年的培養(yǎng)，讓我學(xué)到了許許多多的知識，感謝各位老師在這四年里對我的關(guān)懷與照顧。 </p><p>　　非常感謝周海玲老師在我大學(xué)的學(xué)習(xí)中及畢業(yè)設(shè)計(jì)階段給予的指導(dǎo)，從最初的選題，到寫作、修改，到論文定稿

69、，都給了我耐心的指導(dǎo)和無私的幫助。不僅教會了我專業(yè)知識，還教會了我如何學(xué)習(xí)。在這里衷心感謝指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)。</p><p>　　在大學(xué)四年期間，家人、老師、朋友的關(guān)愛和無私幫助使得我順利地完成大學(xué)的所有任務(wù)。 回首曾經(jīng)，往事猶如昨日，他們的關(guān)心幫助是我不能忘卻的美好回憶。在此，向所有幫助過我的人表示最衷心地感謝。 </p><p>　　最后，我要向百忙之中抽出時間對論文進(jìn)行審閱、評議和