（电力系统及其自动化专业论文）大型风电并网系统电压稳定性研究.pdf

并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅本人授权 垒壁些太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影 印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名：李摩事 签字日期： 2 d f f 年华月2 7 日 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 导师 签字日期：加f 1 年中月2 7 日 邮编： 机组的有功功率和无功功率特性，针对恒功率因数和恒电压控制两种运行方式 分别建立了相应的无功电压控制策略，并运用静态连续潮流法、准静态时域仿 真法以及时域仿真法三种方法结合算例探讨了双馈型风电场功率特性对并网系 统电压稳定性带来的影响，并指出充分发挥双馈风电机组无功调节功能的恒电 压控制方式在改善系统电压稳定性方面比恒功率因数控制方式具有更大的优越 性。 ( 6 ) 针对常用于改善风电场并网电压稳定性的新型无功补偿装置s v c 和 s t a t c o m 的基本原理与控制策略展开研究，详细比较了两种装置在应对风速 变化和电压跌落时的性能，指出安装在同一位置且具备相同容量s t a t c o m 装 置比s v c 装置的无功补偿效果更理想。 ( 7 ) 针对装设新型变速恒频双馈风电机组的异步型风电场提出一种无功协 调控制策略，充分发挥新装机组无功调控潜能并利用新装机组的无功控制能力 来尽可能地补偿原有传统异步风电机组的无功消耗，通过结合算例表明本文提 出的无功配合管理机制可以有效地提高风电并网系统的静态电压稳定裕度，同 时在系统受到大扰动后使其具备更好的暂态电压和功角稳定性。 关键词：风电场：电力系统；双馈风电机组；电压稳定性；变流器；无功补偿 t h u st h e ym a i n l ya f f e c tv o l t a g es t a b i l i t yo fa c c e s sa r e a s w i t ht h ea p p l i c a t i o no f n e wv a r i a b l es p e e dc o n s t a n tf r e q u e n c yg e n e r a t o r ，s i n g l ew i n dg e n e r a t o rc a p a c i t y a n d w i n df a r mi n s t a l l e dc a p a c i t ya r ei n c r e a s i n g ，a n dt h ev o l t a g el e v e lo fa c c e s sg r i d b e c o m e sh i g h e ra n dh i g h e r t h e r e f o r et h ei m p a c tr a n g ea n di n f l u e n c ed e g r e eo f w i n dp o w e ro ng r i dv o l t a g ea r eg r e a t e ra n dg r e a t e r ，a n de v e na n g l es t a b i l i t ya n d f r e q u e n c ys t a b i l i t yo fi n t e r c o n n e c t e ds y s t e ma r es i g n i f i c a n t l y a f f e c t e d t h i sp a p e r f o c u s e so nf u r t h e rs t u d y i n gp o w e rs y s t e mv o l t a g es t a b i l i t y c o n n e c t e dw i t h l a r g e s c a l ew i n df a r mi n s t a l l i n gv a r i a b l es p e e dc o n s t a n tf r e q u e n c yd o u b l y f e dw i n d g e n e r a t o r s t h em a i nr e s e a r c hc o n t e n ta n dc o n c l u s i o n sa r e a sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ec u r r e n td e v e l o p m e n ts i t u a t i o no fs t a b i l i t yt e c h n o l o g yf o rp o w e r s y s t e m c o n n e c t e dw i t hw i n df a r mi se x t e n s i v er e s e a r c h e d t h e ns t a b i l i t yr e s e a r c ho fw i n d p o w e ri n t e r c o n n e c t e ds y s t e mi sr e g a r d e da s am a i nl i n e ，p r e s e n tv o l t a g es t a b i l i t y r e s e a r c ho v e r v i e wo fg r i da c c e s s e dw i t hw i n dp o w e ri si n t r o d u c e df r o mt h r e e a s p e c t si n c l u d i n gm o d e l i n go fn e w w i n dg e n e r a t o ra n di t sv o l t a g ec o n t r o ls t r a t e g y ， t h ea p p l i c a t i o no ff a c t sd e v i c e sa n dv o l t a g es t a b i l i t ya n a l y s i sm e t h o d s ，a n d i m p a c t so np o w e rs y s t e mt r a n s i e n ts t a b i l i t ya n df r e q u e n c ys t a b i l i t y o fi n je c t i n g l a r g e s c a l ew i n dp o w e r i n t ot h eg r i da r eb r i e f l yd e s c r i b e d ( 2 ) w i n ds p e e dm o d e l ，t h ea e r o d y n a m i c sm o d e lo fw i n dt u r b i n ea n dt h es h a f t m o d e lo fm e c h a n i c a lt r a n s m i s s i o np a r ta r er e s p e c t i v e l yc o n s t r u c t e do nt h eb a s i so f e x p l a i n i n gt h ep r i n c i p l eo fw i n dg e n e r a t i o n u n d e rt h es y n c h r o n o u sr o t a t i n gf r a m e s i m p l i f i e dd y n a m i cm o d e lo fd o u b l y f e di n d u c t i o ng e n e r a t o rw h i c hi s t h ec o r e c o m p o n e n to fw i n dp o w e rs y s t e mi sd e d u c e d t h e nt h ec h a p t e rp o i n t so u tt h a tt y p e s a n dl o c a t i o n so fw i n dg e n e r a t o r s ，w a k ee f f e c t s a n do t h e rf a c t o r s s h o u l db e c o n s i d e r e dd u r i n gt h ee q u i v a l e n ts i m u l a t i o nc a l c u l a t i o no fw i n df a r m ，a n ds i m p l y b u i l d sa ne q u i v a l e n ts i m u l a t i o nm o d e lf o rd o u b l y - f e dw i n df a r m ( 3 ) t h e c o n t r o l s y s t e m s t r u c t u r eo fv a r i a b l e s p e e d c o n s t a n t f r e q u e n c y d o u b l y f e dw i n dg e n e r a t o ri sd e s c r i b e di nd e t a i l ，a n dp i t c ha n g l ec o n t r o ls t r a t e g y f o rw i n dt u r b i n ei se s t a b l i s h e d o nt h eb a s i so fd e r i v i n gc o n t r o lp r i n c i p l e so f r o t o r s i d ec o n v e r t e ra n dg r i ds i d ec o n v e r t e rf o rd o u b l y f e dw i n dg e n e r a t o r ，t h ep a p e r r e s p e c t i v e l yu s e sr o t o rs i d ec o n v e r t e rv e c t o rc o n t r o ls c h e m eb a s e do nt h es t a t o r f l u x - o r i e n t e dt oa c h i e v ed e c o u p l i n gc o n t r o ls t a t o rs i d ea c t i v ea n dr e a c t i v ep o w e ro f d o u b l y - f e dg e n e r a t o r ，a n du s e sv e c t o rc o n t r o lm e t h o db a s e do nt h eg r i dv o l t a g e o r i e n t e df o rg r i ds i d ec o n v e r t e rt oa c h i e v et h ed e c o u p l i n gc o n t r o lo fa c t i v ea n d r e a c t i v ep o w e rt r a n s m i s s i o nb e t w e e ng r i ds i d ec o n v e r t e ra n dt h eg r i d i ta l s o d e v e l o p sp r o t e c t i o ns c h e m eo fr o t o rs i d ec o n v e r t e rd u r i n gaf a u l t a n dd is c u s s e s i m p a c t so f t h ec o n v e r t e rp a r a m e t e r sd e s i g no ni t sp e r f o r m a n c e ( 4 ) e x c i t a t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fd o u b l y - f e dw i n dg e n e r a t o ra n dc o n v e n t i o n a l s y n c h r o n o u sg e n e r a t o r a r ea n a l y z e da n dc o m p a r e d s i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h e a p p r o p r i a t ec o n v e r t e re m e r g e n c yr e s p o n s em e a s u r e sc a nm a k ew i n dg e n e r a t o r q u i c k l yr e s t o r ec o n t r o la b i l i t yi no r d e rt om a k et h ev o l t a g er a p i d l yr e c o n s t r u c t e db y f l e x i b l ya d ju s t i n gt h ea m p l i t u d ea n dp h a s ea n g l eo fr o t o rf l u xv e c t o r a n dd u et o s l o we x c i t a t i o nr e s p o n s ea n ds i n g l ee x c i t a t i o nc o n t r o lv o l u m eo ft r a d i t i o n a l s y n c h r o n o u sg e n e r a t o ro n l yi n s t a l l i n ge x c i t a t i o nr e g u l a t o ri t s c o n t r o la b i l i t yi s l o w e rt h a nt h a to ft h ef o r m e ra n dl o n gt e r mv o l t a g ed r o pc a ne a s i l yr e s u l ti n t r a n s i e n t p o w e ra n g l ei n s t a b i l i t y i na d d i t i o n ，w h e nc h o o s i n g t h e a p p r o p r i a t e p a r a m e t e r so ft h ec o n v e r t e rt om a k et h er a t e dc a p a c i t yo fd c s i d ec a p a c i t o rc l o s et o r a t e dr e a c t i v ec a p a c i t yo ft h ec o n v e r t e r ，t h ea b i l i t yo fg r i ds i d ec o n v e r t e ra g a i n s tt h e n e g a t i v es e q u e n c e c u r r e n t g e n e r a t i n gd u r i n g t h ea s y m m e t r ys h o r tc i r c u i ti s s t r o n g e r ( 5 ) d e t a i l e da n a l y s i s o fp o w e rs y s t e mv o l t a g es t a b i l i t ym e c h a n i s ma f t e r a c c e s s i n gw i n df a r mi sp r e s e n t ，w h i c hi l l u s t r a t e sp o w e r c h a r a c t e r i s t i c so fw i n df a r m a r ei m p o r t a n tf a c t o r st od e t e r m i n ew i n dp o w e rs y s t e mv o l t a g es t a b i l i t y t h ea c t i v e a n dr e a c t i v ep o w e rc h a r a c t e r i s t i c so fd o u b l y f e dw i n dg e n e r a t o ra r ee x p l a i n e d c o r r e s p o n d i n g r e a c t i v ep o w e ra n dv o l t a g ec o n t r o ls t r a t e g i e sa r er e s p e c t i v e l y e s t a b l i s h e df o rt w oo p e r a t i o nm o d e s ，i e ，c o n s t a n tp o w e rf a c t o ra n dc o n s t a n t v o l t a g ec o n t r 0 1 u s i n gt h r e em e t h o d si n c l u d i n gs t a t i c c o n t i n u o u sf l o wm e t h o d ， q u a s i s t a t i ct i m ed o m a i ns i m u l a t i o nm e t h o da n dt i m ed o m a i ns i m u l a t i o nm e t h o d c o m b i n e dw i t ha ne x a m p l ed i s c u s s e si m p a c t so ni n t e r c o n n e c t e ds y s t e mv o l t a g e s t a b i l i t yo fp o w e rc h a r a c t e r i s t i c so fd o u b l y f e dw i n d f a r ma n dp o i n t so u tt h a t c o n s t a n tv o l t a g ec o n t r o lm o d ew h i c hf u l lu s e sr e a c t i v ep o w e rr e g u l a t i o nf u n c t i o no f d o u b l y - f e dw i n dg e n e r a t o rh a sm o r ea d v a n t a g e st h a nc o n s t a n tp o w e r f a c t o rc o n t r o l m o d eo ni m p r o v i n gt h es y s t e mv o l t a g es t a b i l i t y ( 6 ) t h e b a s i cp r i n c i p l e sa n dc o n t r o ls t r a t e g i e so ft w on e wr e a c t i v ep o w e r c o m p e n s a t i o nd e v i c e si n c l u d i n gs v ca n ds t a t c o m ，w h i c ha r ec o m m o n l yu s e dt o i m p r o v ev o l t a g es t a b i l i t yo f t h eg r i dc o n n e c t e dw i t hw i n df a r ma r es t u d i e d a n dt h e p e r f o r m a n c e so ft w od e v i c e si nr e s p o n s et ow i n ds p e e dc h a n g ea n dv o l t a g ed r o pa r e c o m p a r e d ，t h e nt h er e a c t i v ep o w e rc o m p e n s a t i o np e r f o r m a n c eo fs t a t c o mi s b e t t e rt h a nt h a to fs v cw h i c hh a st h es a m ec a p a c i t ya n di n s t a l l si nt h es a m e l o c a t i o n ( 7 ) ar e a c t i v ep o w e rc o o r d i n a t e dc o n t r o ls t r a t e g yi sp r o p o s e df o ra s y n c h r o n o u s w i n df a r m i n s t a l l i n gn e wv a r i a b l es p e e dc o n s t a n tf r e q u e n c yd o u b l y - f e dw i n d g e n e r a t o r s ，w h i c hf u l lp l a y sr e a c t i v ep o w e rr e g u l a t i o np o t e n t i a lo fn e w l yi n s t a l l e d g e n e r a t o r s a n du s e sr e a c t i v e p o w e rc o n t r o lc a p a c i t y o fn e wg e n e r a t o r st o c o m p e n s a t et h er e a c t i v ep o w e rc o n s u m p t i o no fe x i s t i n gt r a d i t i o n a la s y n c h r o n o u s w i n dg e n e r a t o r sa sm u c ha sp o s s i b l e e x a m p l e ss h o wt h a tt h ep r o p o s e dr e a c t i v e p o w e rm a n a g e m e n tm e c h a n i s mc a ni n c r e a s et h es t a t i cv o l t a g es t a b i l i t ym a r g i no f w i n dp o w e rs y s t e ma n dm a k ep o w e rs y s t e mm a i n t a i nb e t t e rt r a n s i e n tv o l t a g ea n d a n g l es t a b i l i t yw h i l el a r g ed i s t u r b a n c eo c c u r s k e yw o r d s ：w i n df a r m ；p o w e rs y s t e m ；d o u b l y f e dw i n dg e n e r a t o r ；v o l t a g es t a b i l i t y ； c o n v e r t e r ；r e a c t i v ep o w e r c o m p e n s a t i o n 致谢 间，我始终得到了我的导师丁明教授和师姐韩平平博士 从选题、项目研究进展以及最终论文的撰写过程中都凝 两位老师高尚的学术品格、丰富渊博的知识、严谨务实 力等都对我产生了巨大的影响，他们对待学术、工作与 人生的态度使我受益终生，再次谨向两位老师致以最崇高的敬意，我将永远铭 记两位老师对我的培养之情! 在这将近三年的学习生涯中我还得到了实验室中其他老师和师兄弟们的帮 助，在此深表感谢! 感访 李生虎老师、吴红斌老师、李小燕师姐、齐先军老师、 毕锐老师、张晶晶老师、张颖媛博士、陈中博士、师兄杨为、高研、张征凯、 严流进、丁银、同届的周亮、解添、郑杨斌等以及师弟王磊、王夫晶、程骏、 胡腾华、王波等在只常学习与论文写作过程中给予的帮助! 同时真心感谢校友 会秘书丁兆罡老师，在我任职学生助理期间他给予我很多无私的帮助，让我感 受到无比的温暖，感谢所有帮助和支持我完成学业的各位老师和朋友们! 另外还要衷心感谢中国电力科学研究院新能源所的迟永宁博士和河海大学 的袁越教授、李强博士在该国家科技支撑计划项目合作过程中所提供的帮助， 同时也感谢合肥工业大学校团委所提供的相关资助，这些对于我顺利开展研究 和完成学业是至关重要的。 最后要感谢我的父母长期以来对我的支持；感谢我的妹妹梦媛，她永远是 我心灵的寄托：感谢我的好友史明虎、顾鑫、邵章平、吴琼、周立军、包继明、 杨正好、胥志、王超、代明明等对我的关心，没有他们的支持本论文的完成也 是难以想象的! 作者：李宾宾 2 0 11 年2 月2 0 日 1 1 风电发展现状1 1 2 电压稳定性研究现状3 1 2 1 风电机组的建模与控制3 1 2 2 风电并网系统的无功补偿及其他控制措施6 1 2 3 电压稳定分析方法8 1 3 其他稳定性研究现状9 1 3 1 功角稳定性1 0 1 3 2 频率稳定性1 l 1 4 本文的主要工作及创新点1 2 第二章变速恒频双馈风力发电系统工作原理及其数学建模1 4 2 1 引言1 4 2 2 风力发电基本原理1 4 2 3 风速模型1 5 2 4 风力机模型1 7 2 5 轴系模型1 8 2 6 双馈发电机组模型1 8 2 6 1 工作原理1 8 2 6 2 数学模型1 9 2 7 风电场等值模型2 2 2 8 本章小结2 3 第三章双馈风电机组控制系统及其励磁特性2 4 3 1 引言2 4 3 2 双馈风电机组控制系统简介。2 4 3 3 桨距角控制2 6 3 4 转子侧变流器控制2 7 3 4 1 转子侧变流器控制原理2 7 3 4 2 转子侧变流器控制器设计2 8 3 4 3 转子侧变流器保护策略2 9 3 5 网侧变流器控制31 3 5 1 网侧变流器控制原理3 1 3 5 2 网侧变流器控制器设计3 2 3 6 励磁特性研究3 3 3 6 1 双馈风电机组励磁方式3 3 3 6 2 同步发电机励磁方式3 4 3 6 3 仿真分析3 4 3 7 本章小结3 8 第四章双馈风电机组功率特性对并网系统电压稳定性的影响一3 9 4 1 引占3 9 4 2 风电并网电压稳定性机理分析3 9 4 3 双馈风电机组功率特性4 1 4 3 1 有功功率特性4 1 4 3 2 无功功率特性4 3 4 4 电压稳定分析方法建模4 5 4 4 1 静态连续潮流法4 5 4 4 2 准静态时域仿真法4 7 4 4 3 时域仿真法4 7 4 5 仿真研究一4 7 4 5 1 静态连续潮流仿真4 7 4 5 2 准静态时域仿真4 8 4 5 3 时域仿真4 9 4 6 本章小结5 0 第五章风电场无功电压控制策略5 1 5 1 引言5 1 5 2 新型无功补偿装置的应用5 l 5 2 1s v c 的基本原理及其模型5 1 5 2 2s l 町c o m 的基本原理及其模型5 3 5 2 3s v c 和s t a t c o m 的电压控制性能比较一5 4 5 3 不同类型风电机组之间的无功配合5 6 5 3 1 双馈风电机组的无功调控能力5 6 5 3 2 无功配合管理机制一5 7 5 4 仿真研究5 8 5 4 1 静态电压稳定分析5 8 5 4 2 暂念稳定分析5 9 5 5 本章小结6 1 第六章结论与展望6 3 6 1 结j 沧6 3 6 2 展望6 4 参考文献6 5 攻读硕士学位期间发表的论文7 2 图1 1 图1 2 图1 3 图1 4 图1 5 图卜6 图1 7 图1 8 图1 9 图1 10 图1 11 图2 1 图2 2 图2 3 图2 4 图2 5 图2 - 6 图2 7 图3 1 图3 2 图3 3 图3 4 图3 5 图3 - 6 图3 7 图3 8 图3 - 9 图3 10 图3 1 1 图3 12 图3 13 图4 1 图4 2 图4 3 插图清单 2 0 0 9 年中国各省和全球风电累计装机情况1 三种常用风电机组并网发电原理图2 双馈风电机组定子侧串联c r o w b a r 电路5 引入p s s 控制器的转子侧变流器控制框图5 e o n 公司的部分风电并网标准6 s n 订c o m b e s s 系统的原理图6 直流输电的基本原理图7 常见电压稳定分析方法及其分类8 部分电网对风电系统的频率要求9 近端同步发电机组的功率特性1 0 电网发生大扰动时系统频率的变化情况1 1 并网风力发电系统布局图一1 4 典型组合风速模型仿真曲线1 5 典型的风力机c n 特性曲线1 7 典型双馈发电机组结构示意图18 双馈电机的等值电路一1 9 双馈电机动态等值电路2 1 双馈型风电场仿真模型2 2 典型的双馈风电机组控制系统示意图2 4 典型的桨距角控制策略2 6 转子侧变流器矢量控制策略框图2 9 转子侧变流器滞环电流矢量控制系统2 9 c r o w b a r 滞环控制策略3 1 网侧变流器双闭坏电流解耦控制系统3 2 双馈风电机组的等效矢量图3 3 隐极同步发电机的矢量图3 4 系统仿真接线图3 5 三相接地故障0 2 s 时双馈风电机组动态响应3 6 三相接地故障0 2 s 时同步发电机的动态响应3 6 三相接地故障o 7 s 时双馈风电机组的动态响应3 7 发生不对称短路时双馈风电机组的暂态响应3 8 单机无穷大风电并网系统示意图3 9 双馈电机的四种运行状态4 l 某2 m w 风电机组的功率特性曲线4 2 图4 4 图4 5 图4 6 图4 7 图4 8 图4 9 图4 1o 图4 1 1 图4 1 2 图5 1 图5 2 图5 3 图5 - 4 图5 5 图5 - 6 图5 7 图5 8 图5 - 9 图5 1o 图5 1 1 图5 1 2 图5 13 典型双馈风电机组控制系统4 3 恒功率因数运行方式的控制框图4 4 v e s t a sv 5 2 8 5 0k w 型风电机组的无功容量4 5 恒电压控制运行方式的控制框图4 5 两种运行方式下风电场母线p v 曲线4 7 风电穿透功率的准静态时域仿真模型一4 8 恒功率因数运行方式4 9 恒电压控制运行方式4 9 两种运行方式下风电场母线电压响应曲线4 9 s v c 的结构原理图5 2 s v c 的控制模型及其特性5 2 s n 町c o m 的结构原理图5 3 s t a t c o m 的控制模型及其特性5 3 风速变化时系统的动态响应5 5 电网电压骤降时系统的动态响应5 5 双馈风电机组并网原理图5 6 双馈风电机组最大无功出力与定子电压和滑差的关系5 7 定子电压分别为1 0 p u 和o 9 p u 时双馈风电机组的运行范围5 7 仿真系统接线图5 8 风电并网系统母线5 、lo 和1 1 的p v 曲线5 9 传统控制方式下风电并网系统的动态响应6 0 无功配合控制方式下风电并网系统的动态响应6 1 表格清单 表1 1三种常用风电机组优缺点对比情况3 表2 1常见双馈电机数学模型1 9 表3 1常见的双馈风电机组变流器控制策略2 5 表3 2仿真系统电气参数3 5 表5 1s v c 和s t a t c o m 装置的比较5 4 第一章绪论 1 1 风电发展现状 作为解决能源危机和环境污染问题的一种有效手段，风力发电以其成本低、 无污染和规模效益显著等优点在近些年得到迅速发展。截止2 0 0 9 年底中国( 不 含台湾省) 新增风电装机容量1 3 8 0 3 2 m w ，年同比增长1 2 4 ，累计总装机容 量已达2 5 8 0 5 3 m w ，占全世界的1 6 ，仅次于美国。图1 1 为2 0 0 9 年中国各省 和全球风电累计装机容量情况【i 】，然而由于风电场接入电力系统的一些关键性 技术( 如稳定性和可靠性等) 尚未完全解决，2 0 0 9 年中国不能并网发电的风机 容量有9 8 8 0 m w ，占装机总量的3 8 且难以并网的风机数量在逐年增加，例如 内蒙古自治区电网现有两条5 0 0 千伏向华北电网输送电力的通道，但实际输送 能力仅为高峰时3 9 0 0 m w ，低谷时2 5 0 0 m w ，远远不能满足国家能源局已经批 准在内蒙古自治区东西建设两个千万千瓦级风电基地规划，这将极大地限制大 规模风电资源的开发利用。 ，鸷辘 。j 0 0 ：坫妇 黻o 。c 舻讯 篇 。”w 缨、，话3 。h “ 黥。，霉4 。5 矽 4 0 0 0 0 3 5 o o o 一霪 3 0 0 。0 i锡 。 2 5 0 一 i 二，毳霭霪雾i f i二霭二 霉霪秀翅缪缓l 2 0 0 。0 羹目j 中l 1 5 0 0 0 1 0 0 0 0 5 0 d l 蒙计装机( m w )3 50 6 4 i2 5 8 0 5 【2 57 7 7 11 9 1 4 9 j1 09 2 64 8 5 0 4 4 9 2p 0 5 11 3 5 3 53 4 6 52 1 ： ( b ) 2 0 0 9 年全球风电累计装机前_ 卜名的国家 图1 12 0 0 9 年中国各省和全球风电累计装机情况 ；，霉， ，磐尹，一：荔 * 。痧 夥镑 风电机组的输出功率取决于风速和风向，具有随机性和不可调度性等特点， 而且目前大多采用感应发电机造成其调峰调频和无功电压调控能力不足，同时 大型风电场一般远离负荷中心且连接在电网的弱节点上，因此其输出功率的波 动将对并网系统的稳定性带来不利影响。风电场引入电网后改变了系统原有的 潮流分布和线路传输功率，原有的电网结构中若缺乏维持无功功率的动态平衡 和合适的电压支持，将不能应对大量风电功率的注入，在高风电渗透功率情况 下并网系统将出现电压问题，例如美国加利福尼亚州b a k e r s f i e l d 地区的s e a w e s t 风电场经常出现电压问题导致电网无法接受风电以至于强迫风电场停机的情 况；中国东北吉林电网2 0 0 8 年4 月曾因短路故障致使大通、龙源等风电场被迫 切机退出运行。大量风电机组脱网运行必将导致地区电网功率需求失衡，影响 主电网的功角和频率稳定性，这些都给电力系统安全经济运行带来了威胁，因 此风电场接入电力系统的稳定性研究具有重要意义。 早期风电机组容量小且大多采用结构简单、成本低的异步感应发电机和配 电网直接相连，故风电接入电网后的稳定性研究主要考虑风电场对地区电网的 电压稳定的影响。电力电子技术的不断发展促使新型变速双馈感应式和直驱同 步式风电机组得到广泛应用，图1 2 和表1 1 分别为三种常用风电机组并网发 电原理图和优缺点对比情况。 并联电容器 ( a ) 恒速异步风力发电村l a c d cd c a c ( b ) 变速双馈风力发r 【l 机 ( c ) 变速直驱交流永磁同步风力发电机 图1 2 三种常用风电机组并网发电原理图 2 f f f l f f 三三三 f f f f f f 表1 1 三种常用风电机组优缺点对比情况 风电机组类型优点缺点 恒速恒频异步 价格低，运行可靠，并且没有任何电力并网和运行中，需要吸收大量的无功功 l u 了设备，所以对r | = l 嘲小存在谐波污染率，