风电场并网技术及其对电力系统的影响
甄福兴
生成PDF 清样下载 引用

复制成功

导出题录

参考文献( GB/T 7714-2015 ) 复制

甄福兴,. 风电场并网技术及其对电力系统的影响[J]. 电力技术学报,202411. DOI:10.12721/ccn.2024.157106.
摘要: 风电场的接入给电网带来了巨大的冲击,涉及电网稳定和功率均衡等问题。为有效解决这些问题,项目对调频调压控制与储能技术进行了研究。采用先进的控制策略及储能装置,可使电力系统能更好地适应风电场的功率波动,并保持系统的可靠经济运行。调频调压控制是一种通过调节频率、调节电压来实现对风电波动的稳定控制。同时,灵活接入与分布式储能系统的引入,进一步增强了系统的自适应能力。储能技术在电力系统中的应用,可以有效地平衡供需关系,降低系统运行成本,提高电力系统的动态调节能力。
关键词: 风电场并网;电力系统;调频调压;储能技术;电网稳定性
DOI:10.12721/ccn.2024.157106
基金资助:

1分析风电场并网技术的类型

1.1电网适应性技术

电网适应性技术是风电场并网过程中的关键环节,它确保了风电场能够平稳、高效地接入电力系统,减少对电网的冲击和干扰。这一技术主要涉及风电场与电网之间的动态交互,包括风电场输出功率的波动控制、电网故障时的快速响应以及风电场与电网之间的协调运行等方面。

在风电场输出功率的波动控制方面,电网适应性技术通过先进的控制算法和预测模型,实现了对风电场输出功率的精准预测和实时调节。

例如,利用大数据分析和机器学习技术,可以建立风电场输出功率的预测模型,预测精度可达到90%以上。同时,通过引入储能系统和柔性直流输电等技术,可以进一步平滑风电场输出功率的波动,减少对电网的冲击。

在电网故障时的快速响应方面,电网适应性技术通过引入快速保护和控制装置,实现了对电网故障的实时监测和快速响应。当电网发生故障时,风电场可以迅速调整其输出功率,避免对电网造成进一步的冲击。

在风电场与电网之间的协调运行方面,电网适应性技术通过引入先进的调度系统和协调控制策略,实现了风电场与电网之间的优化运行。

例如,利用智能电网技术,可以实现对风电场和电网的实时监测和调度,优化风电场的输出功率和电网的负荷分配。

1.2风电预测与调度技术

风电预测与调度技术是风电场并网技术中的关键环节,对于电力系统的稳定运行和高效调度具有重要意义。风电预测技术通过收集和分析历史气象数据、风速风向数据等信息,利用先进的算法和模型,对风电场未来的发电功率进行预测。

例如,某大型风电场采用先进的风电预测系统,通过对气象数据的实时监测和分析,成功预测了未来72小时内的风电发电功率,为电力系统的调度和运行提供了有力的支持。

1.3电气接口技术

电气接口技术是风电场并网中的关键环节,它决定了风电场与电网之间的电能传输效率和稳定性。电气接口技术主要包括风电场升压站的建设、输电线路的选型与布局,以及变压器和断路器等关键设备的选用。这些技术要素共同构成了风电场与电网之间的桥梁,确保风电场能够安全、高效地并网运行。

在风电场升压站的建设中,通常采用高压直流或高压交流技术。HVDC技术具有传输距离远、损耗小、线路走廊窄等优点,尤其适用于大型风电场的远距离输电。

例如,某风电场就采用了HVDC技术,成功将风电输送至远离风电场的负荷中心,实现了电能的高效利用。而HVAC技术则因其技术成熟、成本低廉,在中小型风电场中得到广泛应用。在输电线路的选型与布局上,需充分考虑风电场的地理位置、气候条件以及电网结构,确保输电线路的安全可靠。

变压器和断路器等关键设备的选用,对风电场并网的安全性和稳定性至关重要。变压器作为电能转换的核心设备,其容量和变比需根据风电场的装机容量和电网需求进行合理选择。断路器则负责在电网故障时迅速切断故障电流,保护电网和风电场设备的安全。在选择这些设备时,需遵循国际标准和行业规范,确保其性能和质量满足要求。

例如,ABB、西门子等国际知名电气设备制造商,均提供了适用于风电场并网的高质量变压器和断路器产品。

2探讨风电并网对电力系统的影响

2.1对电力系统稳定性的影响

风电场并网技术对电力系统稳定性的影响是一个复杂且多维的问题。随着风电装机容量的不断增加,风电场并网带来的波动性、间歇性和不确定性对电力系统的稳定运行构成了挑战。电力系统的稳定性主要包括功率稳定、电压稳定和频率稳定三个方面,风电并网主要对电压稳定和频率稳定产生显著影响。在电压稳定方面,风电场并网后,由于风速的随机性和不可预测性,风电输出功率会发生大幅度波动,这可能导致电网电压的波动和闪变。例如,某大型海上风电场在并网初期,由于风电输出功率的剧烈波动,导致附近电网电压波动幅度超过5%,严重影响了电力系统的电压稳定性。为解决这一问题,该风电场采用了先进的电能质量控制技术,如动态电压恢复器和有源电力滤波器,有效降低了风电输出功率波动对电网电压的影响,提高了电力系统的电压稳定性。

2.2对电力系统调度运营的影响

风电并网对电力系统调度运营的影响深远且复杂。随着风电装机容量的不断增加,其间歇性和不确定性给电力系统的调度带来了前所未有的挑战。传统上,电力系统调度依赖于稳定的电源输出,而风电的波动性使得调度计划需要更加灵活和动态。

2.3对电力市场与电力价格的影响

风电并网对电力市场与电力价格的影响深远且复杂。随着风电装机容量的不断增加,风电作为一种可再生能源,其波动性和不确定性给电力市场的供需平衡带来了新的挑战。一方面,风电的并网增加了电力市场的供应量,特别是在风力资源丰富的地区,风电的发电量可以显著影响当地的电力价格。

例如,某国作为全球领先的风电国家,其风电发电量在总发电量中的占比已超过40%,风电的高渗透率使得丹麦的电力市场价格在风力发电高峰期时显著降低。另一方面,风电的间歇性和不可预测性也给电力市场的价格稳定带来了风险。当风电发电量突然下降时,电力市场可能需要依赖传统的化石燃料发电来弥补供电缺口,这会导致电力价格的急剧上升。

3结束语

综上所述,伴随着清洁能源的日益增多,风电场接入电网的比例越来越大。然而,由于风电功率波动大,大规模风电接入电网,给电网运行带来新挑战。本项目拟深入研究风电并网对电网的影响规律,提出有效的控制策略,解决风电波动带来的挑战,保障电网安全可靠、经济运行。

参考文献

[1]郭玉山.浅谈风电场并网对电力系统的影响[J].现代国企研究,2017,(02):169.

[2]尹剑峰.风电场并网对电力系统的影响[J].工程技术研究,2016,(08):142-143.[3]白晓红.浅谈风电场并网对电力系统的影响[J].电子世界,2013,(05):70-71.