風電并網對主電網影響的探討

[摘 要]針對國內風電場常用的3種風力發電機類型，分析了風電并網對主電網運行方面的影響以及經濟方面的影響。
[關鍵詞]風力發電機；并網；穩態；
    據悉，我國2008年風電的裝機容量已突破1000萬千瓦，全國有投運的風電場65座，中國不久將成為最大的風力發電國家。風力發電的主要特點是隨機性與不可控性，主要隨風速變化而變化。因此，風電并網運行對主電網運行帶來諸多不利影響。分析風電場并網對電網影響是風電事業發展的關鍵技術問題，同時也是電網部門安全、經濟運行的一個新課題。

一、風力發電機的類型 
    分析風電并網的影響，首先要考慮風力發電機類型的不同。不同風電機組的工作原理、數學模型都不相同，因此分析方法也有所差異。目前國內風電機組的主要機型有3種，每種機型都有其特點。

1.1異步風力發電機

    國內已運行風電場大部分機組是異步風電發電機。主要特點是結構簡單、運行可靠、價格便宜。這種發電機組為定速恒頻機沮，運行中轉速基本不變，風力發電機組運行在風能轉換最佳狀態下的幾率比較小，因而發電能力比新型機組低。同時運行中需要從電力系統中吸收無功功率。為滿足電網對風電場功率因數的要求，多采用在機端并聯補償電容器的方法，其補償策略是異步發電機配有若干組固定容量的電容器。
由于風速大小隨氣候環境變化，驅動發電機的風力機不可能經常在額定風速下運行，為了充分利用低風速時的風能，增加全年的發電量，近年廣泛應用雙速異步發電機。這種雙速異步發電機可以改變極對數，有大、小電機2種運行方式。

1.2雙饋異步風力發電機

    國內還有一些風電場選用雙饋異步風力發電機，大多來源于國外，價格較貴。這種機型稱為變速恒頻發電系統，其風力機可以變速運行，運行速度能在一個較寬的范圍內調節，使風機風能利用系數Cp得到優化,獲得高的利用效率；可以實現發電機較平滑的電功率輸出；發電機本身不需要另外附加無功補償設備，可實現功率因數在一定范圍內的調節，例如功率因數從領先0.95調節到滯后0.95范圍內，因而具有調節無功功率出力的能力。

1.3直驅式交流永磁同步發電機

    大型風力發電機組在實際運行中，齒輪箱是故障較高的部件。采用無齒輪箱結構能大大提高風電機組的可靠性，降低故障率，提高風電機組的壽命。目前國內有風電場使用了直驅式交流永磁同步發電機，運行時全部功率經A-D-A變換，接入電力系統并網運行。與其他機型比較，需考慮諧波治理問題。