风力发电快速发展所面临的问题

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风力发电系统是一个复杂的能量转换系统，不同的变流器及其发电机等均可能在系统中应用，近期的研究分析表明大约66％石家庄风机厂的风机通过电力电子功率器件并网，而且此种趋势还在逐渐增大。而大规模开发利用风电所面临的挑战主要来源于电力系统对风力发电的要求，这一要求主要取决于三个方面：电力系统的配置、风力发电的装机容量以及风力发电系统输出电能的变化。风力发电的装机容量对电力系统的影响通常用风力发电的“穿透率(Penetration)”来描述，风力发电的穿透率是指风力发电量与电力消耗量的百分比。风力发电量占总电力消耗量的比重小于5％的情况，通常认为是低穿透率，而高于1 0％的情况通常被认为是高穿透率。
这些挑战与问题的关键是风力发电系统与电力系统的交互影响，其主要表现在以下两个方面：(1)风力发电对电网的影响风力发电对电力系统的影响主要取决于风力发电的电网穿透率、电网的容量以及电力系统中电能的混合状况。首先，由于风电场选址布局的特殊性，大多数风电场距电网主系统和负荷中心很远，风电场多与弱电网相连接，且其电能来源较为单一，风力发电均具有较高的穿透率。这样一来，风电场向电网提供发电量的同时，还极大地影响到电网的稳定运行。其次，风力发电系统输出电能的变化，即风力发电的时变性是由风能的变化所引起的，风能每秒、每分、每天、每月和每年都在变化着，这些变化都会直接影响到风力发电系统输出电能的变化。再次，风机的动态输出转矩、功率中本身就存在能量的波动，其对风力发电系统的并网电能质量势必会有影响。风力发电对电力系统的影响可以分为短期影响和长期影响、局部影响和整个系统的影响。其中短期影响包括：电压控制、常规电厂(热电厂、水电厂等)的发电效率、输配电的效率、电能2质量等，长期影响主要指电力系统的可靠性。
在以上各种影响中，除电压控制为局部影响外，其它皆为系统影响。因此，大规模风电场的接入给电网的可靠性运行带来了极大地挑战。(2)石家庄风机厂的风机对电网电压的适应性要求风电场的大规模接入对弱电网的电能质量有很大影响，同时电网电压的闪变、不平衡等故障对风力发电系统的正常运行也造成了极大地影响。风力发电的低电压穿越能力成为了风力发电的研究热点之一，石家庄风机厂的风机特别是双馈型石家庄风机厂的风机，对电网电压变化的适应能力，特别是电网故障情况下的适应能力，目前一直是风力发电领域广为关注的研究课题。对于传统的基于笼型异步电机的石家庄风机厂的风机，当电网电压跌落较大时将脱离电网，不具有低电压穿越(LvlH)特性，不适合现代电力系统对石家庄风机厂的风机并网的要求19 J。对双馈型石家庄风机厂的风机而言，由于双馈电机定子与电网之间直接耦合，电网电压的任何波动都会在电机内部引起较大的电磁过渡过程，这一振荡过程甚至会造成转子变流器的损坏。
目前由于双馈型石家庄风机厂的风机在1．5MW以上级别的大功率石家庄风机厂的风机中居于主导地位，再加上现在大功率风电场包括近海风电场多采用双馈型石家庄风机厂的风机这一机型，因而关于双馈电机对电网电压适应性的研究倍受关注，目前关于双馈型石家庄风机厂的风机的LVRT特性，美国GE风能公司走在了前列。对于基于全功率变流器的变速风力发电系统而言，由于发电机与电网之间完全解耦，因此电网电压的波动对石家庄风机厂的风机的影响较小，其LvI盯特性主要取决于全功率变流器的控制。同样，大规模风电场的接入对风力发电的电网适应性提出了更高的要求。这样一来，风力发电的快速发展，需要大量的实验研究，而如此大规模的风场实验研究显然是不现实的，因为实际风场实验投资大，周期长且对自然环境的依赖性高，很不利于风力发电系统的研究。因此有必要建立风力发电实验室模拟系统进行风力发电的前期研究，以加快风力发电技术的发展，这是本文的集中关注点。