電能質量
根據國家標準,風力發電對電能質量的機控要求有五個方面:電網高次諧波、電壓閃變與電壓波動、制系三相電壓及電流不平衡、風力發電電壓偏差、機控頻率偏差。制系風電機組對電網產生影響的風力發電主要有高次諧波和電壓閃變與電壓波動。
電壓閃變
風力發電機組大多采用軟并網方式,機控但是制系在啟動時仍然會產生較大的沖擊電流。當風速超過切出風速時,風力發電風機會從額定出力狀態自動退出運行。機控如果整個風電場所有風機幾乎同時動作,制系這種沖擊對配電網的風力發電影響十分明顯。容易造成電壓閃變與電壓波動。機控
諧波污染
風電給系統帶來諧波的制系途徑主要有兩種。一種是風機本身配備的電力電子裝置可能帶來諧波問題。對于直接和電網相連的恒速風機,軟啟動階段要通過電力電子裝置與電網相連,因此會產生一定的諧波,不過過程很短。對于變速風機是通過整流和逆變裝置接入系統,如果電力電于裝置的切換頻率恰好在產生諧波的范圍內,則會產生很嚴重的諧波問題,不過隨著電力電子器件的不斷改進,這個問題也在逐步得到解決。另一種是風機的并聯補償電容器可能和線路電抗發生諧振,在實際運行中,曾經觀測到在風電場出口變壓器的低壓側產生大量諧波的現象。當然與閃變問題相比,風電并網帶來的諧波問題不是很嚴重。
電網穩定性
在風電的領域,經常遇到的一個的難題是:薄弱的電網短路容量、電網電壓的波動和風力發電機的頻繁掉線。尤其是越來越多的大型風電機組并網后,對電網的影響更大。在過去的20年間,風電場的主要特點是采用感應發電機,裝機規模較小,與配電網直接相連,對系統的影響主要表現為電能質量。隨著電力電子技術的發展,大量新型大容量風力發電機組開始投入運行,風電場裝機達到可以和常規機組相比的規模,直接接入輸電網,與風電場并網有關的電壓、無功控制、有功調度、靜態穩定和動態穩定等問題越來越突出。這需要對電力系統的穩定性進行計算、評估。要根據電網結構,負荷情況,決定最大的發電量和系統在發生故障時的穩定性。國內外對電網穩定性都非常重視,開展了不少關于風電并網運行與控制技術方面的研究。
風電場大多采用感應發電機,需要系統提供無功支持,否則有可能導致小型電網的電壓失穩。采用異步發電機,除非采取必要的預防措施,如動態無功補償、否則會造成線損增加,送電距離遠的末端用戶電壓降低。電網穩定性降低,在發生三相接地故障,都將導致全網的電壓崩潰。由于大型電網具有足夠的備用容量和調節能力,一般不必考慮風電進入引起頻率穩定性問題。但是對于孤立運行的小型電網,風電帶來的頻率偏移和穩定性問題是不容忽視的。
由于變頻技術的發展,我們可以利用交-直-交的變頻調節裝置的控制功能很容易地根據電網采集到的線路電壓波動的情況、功率因數的狀況等、和電網的要求,來調節和控制變頻裝置的頻率、相位角和幅值使之達到調節電網的功率因數,為弱電網提供無功能量的要求。
發電計劃與調度
傳統的發電計劃基于電源的可靠性以及負荷的可預測性,以這兩點為基礎,發電計劃的制定和實施有了可靠的保證。但是,如果系統內含有風電場,因為風電場出力的預測水平還達不到工程實用的程度,發電計劃的制定變得困難起來。如果把風電場看做負的負荷,不具有可預測性;如果把它看做電源,可靠性沒有保證。正因為如此,有必要對含風電場電力系統的運行計劃進行研究。風力發電并網以后,如果電力系統的運行方式不相應地做出調整和優化,系統的動態響應能力將不足以跟蹤風電功率的大幅度、高頻率的波動,系統的電能質量和動態穩定性將受到顯著影響,這些因素反過來會限制系統準入的風電功率水平,因此有必要對電力系統傳統的運行方式和控制手段做出適當的改進和調整,研究隨機的發電計劃算法,以便正確考慮風電的隨機性和間歇性特性。