1、本科毕业论文（20 届）风力发电机组的并网特性研究所在学院专业班级 电气工程及其自动化学生姓名指导教师II完成日期III目 录摘要 .IVAbstract .V引言 .11 绪论 .11.1 研究背景 .11.2 研究目的及研究内容 .22 风力资源与风力发电机组 .22.1 引言 .22.2 风能资源与风力发电基本特点 .32.2.1 风能的特点 .32.2.2 风电场与常规能源电厂主要区别 .32.2.3 风力发电的基本特点 .42.3 风力发电机组的类型及基本运行特性 .72.3.1 鼠笼式感应风力发电机组 .72.3.2 交直交变频并网同步风力发电机组 .82.3.3 双馈感应风力发电
2、机组 .93 风力发电对电网的影响及其调整策略 .93.1 风力发电机并网对电压的影响 .93.2 电网电压的调整 .113.3 风电场对保护装置的影响 .113.4 发电系统电网故障不脱网运行能力 .113.4.1 低电压穿越 .11IV3.4.2 电网故障运行模式时双馈发电机 .123.4.3 电网故障运行模式时同步发电机 .134 风力发电并网运行动态性能研究 .144.1 引言 .144.2 风电机组并网动态性能研究 .144.2.1 风力机 .144.2.2 鼠笼式发电机组并网动态过程研究 .165 总结与展望 .18参考文献 .19致 谢 .20ContentsAbstract .
3、VIntroduction .11 Introduction .11.1 research background.11.2 research purposes and contents .22 wind resources and wind turbine.22.1 Introduction .22.2 basic features of wind power and wind power.32.2.1 characteristics of wind energy.32.2.2 the differfence between wind farm and conventional .3V2.2.
4、3 Basic features of wind power .42.3 types and basic operating characteristics of wind turbine.72.3.1 squirrel cage induction wind turbine.72.3.2 AC frequency conversion and grid connected wind turbine .82.3.3 doubly fed induction wind turbine .93 the influence of wind power on the power network.93.
5、1 The influence of wind power generator and grid connected to voltage .93.2 adjustment of power network voltage .113.3 the influence of the wind farm on the protective device .113.4 power system not to take off the network operation ability.113.4.1 low voltage ride through .113.4.2 power grid fault
6、operation mode when doubly fed generator .123.4.3 Synchronous generator power network fault operation mode .134 the dynamic performance of grid connected with wind power generation .144.1 introduction .144.2 Study on dynamic performance with wind power units.144.2.1 wind turbine.144.2.2 Research on
7、the dynamic process of the grid connected.165 .19Reference.19Thanks .20VI风力发电机组的并网特性研究摘要：随着传统一次能源的大量消耗和生态环境的日益恶化，发掘新能源成为当今时代人们的共同愿望。风能作为一种丰富、清洁并且可再生的一次能源，受到了人们的广泛关注。当今时代，世界上各个国家对于能源安全问题和环境保护问题也越来越重视，风力发电技术是解决能源和环境问题，实现可持续发展和快速发展要求的有效和重要的手段，风能现已逐步成为世界上增长最快的能源。本文对时下应用最广泛的机组中运行的双馈感应发电机进行了重点研究讨论，同时把各种风力
8、发电机组进行对比，研究了风力发电并网运行后的电力系统的电压稳定特性。从而能够更好的为风力发电产品提供支持。关键词：风力发电机组，并网，稳定运行VIIResearch on the grid connection of wind turbineAbstract With a large number of traditional energy consumption and deteriorating ecological environment, explore new energy has become the common aspiration of the people of our t
9、imes. Wind power as an abundant, clean and renewable primary energy, and energy is a very important secondary energy. The present era, various countries in the world for energy security and environmental issues more and more attention, the wind power generation technology is the solution to energy a
10、nd environmental issues, to achieve an effective and important means of the requirements of sustainable development and the rapid growth and has become the worlds the fastest growing source of energy. In this paper, the most widely used nowadays VSCF doubly fed induction generators for wind turbines
11、 in operation were the focus of research and discussion, while the comparison of various wind turbine, wind power research and network operation after the power system voltage stability characteristics. Keywords: wind turbine generator，grid-connected ，Stable operationVIII1引言 风力发电是一种可再生的清洁能源，具有施工周期短、
12、维护费用低、清洁无污染和不消耗任何燃料的优点。同时风力发电是一种绿色能源，对周围空气环境无污染，运行时不需要燃料燃烧，对我们这样的化石燃料极其缺乏的大国尤其有用。利用洁净的能源(可再生能源)是人类社会文明进步的表现、是科学技术的发展、是环保理念的体现，也是一个地区环保的重要指标。随着发达国家对二氧化碳减排义务的承诺，风力发电受到许多国家的重视，成为未来能源的重要来源。合理有效地利用能源对我国实现高速持续发展的目标有重大意义。风电的单机容量较小，直接和配电网相连。而风电场所在地区往往处于供电网络的末端，承受冲击的能力很弱。在并网发电时由于冲击电流的存在，会对电网电压产生影响。风的速度和方向是不断
13、变化的，有时甚至非常激烈，疲劳强度是影响机组寿命的主要因素，因此风力发电机组对材料、结构、工艺和控制策略都提出了很高的要求。由于风力发电是一种间歇性能源，风电场的功率输出具有很强的随机性，目前的预报水平还不能满足电力系统实际运行的要，在作运行计划时风电是作为未知因素考虑的。为了保证风电并网以后系统运行的可靠性。因此需要在原来运行方式的基础上，额外安排一定容量的旋转备用以响应风电场发电功率的随机波动，维持电力系统的功率平衡与稳定。各种形式的风力发电机组运行时对无功功率的需求不同，依靠电容补偿来解决无功功率平衡问题，发电机的无功功率与出力有关，由此也影响电网的电压。因此，风电很有可能给配电网带来谐
14、波污染，电压和功率波动问题。风电的随机性给运行计划的制定带来困难，需要重新评估系统的供电可靠性，分析风电的容量可信度，研究新的无功补偿及电压控制策略以保证风电场和整个系统的电压水平及无功平衡等。从安全、可靠的角度出发，结合电网实际对风力发电并网及并网后对电网的影响进行针对性研究、分析，以便能够采取有效的防止和抑制影响的措施，提高风力发电并网的安全性、可靠性、经济性。1 绪论1.1 研究背景风能是一种丰富、清洁并且可再生的一次能源，而电能是一种非常重要的二次能源。当今时代，世界上各个国家对于能源安全问题和环境保护问题也越来越重视，风力发电技术是解决能源和环境问题，实现可持续发展和快速发展要求的有
15、效和重要的手段，并且逐步成为世界上增长速度最快的能源 1。为实现能源的持续发展,必须寻找能替代常规能源的可再生、环保的新能源和可再生能源。欧盟 2010 年新能源提供的电力比重为 22 %，而我国 2010 电力规划中，煤电占 80%，水电占近 20%，可再生能源只占 0.4% ，与2世界能源消费的主流方向有很大的偏离 2。我国风能资源丰富。据中国气象科学研究院的初步测算，我国陆地 l0m 高度处可开发储量为 2. 53 亿 kW，海上可开发储量为 7. 5 亿kW，总计约 10 亿 kW，风能利用潜力巨大。在国家政策和资源优势的推动下，中国风能开发利用取得了长足进步。截止 2008 年，我国
16、风电装机总容量达到 1221 万千瓦，己占全球总装机的 10%，名列全球第四。仅 2008 年一年，我国新增风电装机容量就达 630 万千瓦，新增量位列全球第二，仅仅次于美国的 838 万千瓦。我国风能资源十分丰富,在东南沿海、山东、辽宁沿海及其岛屿，年平均风速达到 6 至 9 米/秒，内陆地区如内蒙古北部、甘肃、新疆北部以及松花江下游均有很好的开发利用条件，据初步估算，中国陆地风能可开发量约 2.53 亿 kW，海上风能资源可开发量在 7.5 亿 kW，共计约 10 亿 kW3。1.2 研究目的及研究内容本次对于风电的研究主要有以下几个目的：研究风电并网运行时都有哪些因素会对电力系统产生影响
17、，对约束条件下的最大风力发电量的研究，能为改善风电并网运行提出切实可行的措施。为此，本论文的主要讨论的内容如下：（1）对风能资源特性的研究，还有其对风力发电的基本要求。风能资源的特性决定了它是随时变化和并且难以控制的，但是它也会遵循大自然一定的规律，只有好好把握整体规律，才能对风力发电有关的各种研究更好地开展；（2）对于各种常见风力发电机组种类的对比研究。经过多年的发展，目前各大风电站都形成了自己常用的几种风力发电机组类型，目前的形式结构，工作特性原理和对电力系统的影响都各有差异，在学习和研究之前，要把它们的基本特点进行重点比较研究；（3）风力发电对电网的影响及其调整策略。小规模的风电电源会引起电能质量、电压的问题，大规模的风电电源会引起电网稳定性等问题。在风力发电机组并网后对电网电压也会产生相当大的影响，其影响程度与风力发电机组接入方式，无功补偿容量，机组有功功率等方面影响。（4）风力发电并网运行动态性能研究。由于风速是时刻变化着的，风力发电经常处于各种扰动之中，由此导致的风力发电的一个显著特点就是其动态过程；另外，由于一般风力发电都采用的是新型的发电机，新型的发电机动态性能也与传统的同步发电机不同，我们会把这些因素的影响作为本次研究的重点。2 风力资源与风力发电机组
