风电机组参与电网一次调频的控制方法研究(4)

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图 1-5 风力机功率特性图

由该图可以看出，在同一风速下，通过调节转速改变叶尖速比，可以改变风能利用系数，从而调节风电机组的有功输出，进而来保持系统频率稳定[5]。

1.3.2 国外风力发电的发展现状论文网

风能是无污染的可再生资源，具有极大的开发利用价值，风力发电前景广阔。世界上第一台风力发电机及第一座风电场是由丹麦人在19世纪末研制建立的,只是当时并没有引起世人的关注,直至20世纪70年,美国和西欧等发达国家才研制建立了现代的风电机组及风电场[17]。风力发电兴起于20世纪70年代,到90年代中后期进入进入鼎盛时期,地球上风力资源蕴藏量大,每年高达53万亿千瓦时,主要分布于北美洲、亚洲、拉丁美洲等地方[18]。但是欧洲的风力发电有很强的优势,整个欧洲的风电装机容量占全世界的65%,美国站21%,亚洲仅占14%。近些年来,风力发电作为可再生的清洁能源受到世界各国政府、能源界和环保界的高度重视。风力发电清洁无污染,施工周期短,投资灵活,占地少,具有较好的经济效益和社会效益[18]。

随着能源问题的日益严重，人类对新能源的利用的需求也越来越迫切，目前，全球的风电装机需求持续快速增长，装机容量不断增大，世界风力发电正处于高速发展期。德国发展和利用风能较早，是世界上利用风能最发达的国家丹麦发展风电也很早，其风电机组已经主导着全球市场。此外,其他国家也提出了风力发电普及计划,比如意大利、荷兰、瑞典和法国等。美国政府正在大力推动风力发电设备制造业,使其成为二十一世纪重要基础能源装备产业。亚洲风力发电的发展目前明显落后于北美洲和西欧。但国际能源专家认为亚洲风力发电设备市场大有可为。

随着风力发电规模的扩大,由于陆地的面积有限,过多安装巨大的风电机组会影响自然景观,干扰公众视觉"而海上有大片连续的区域可用,发展空间不受限制;风速高,风能资源比陆地上大，发电量可以明显增加；海上风速随高度的变化小，不需要很高的塔架，可以降低风电机组成本，更适合大规模开发风电。这使得风力机从陆地移向海面成为一种发展方式[20]。

1.3.3 国内风力发电的发展现状

我国的风能资源丰富，全国约有2/3的地带为多风带，且主要分布在华北、西北和东北的草原、新疆、内蒙和甘肃走廊、青藏高原以及东部、东南部的沿海地带及附近岛屿上，比较适合大规模发展风力发电[19]。我国的并网风电场建设规模较大的省份为:新疆、内蒙古、河北、广东、辽宁、浙江、江苏、宁夏、甘肃、福建等[20]。我国陆续颁布了支持风电发展的举措与优惠政策,使我国近年来风力发电装机速度加速增长，成为增长速度最快的国家。根据《可再生能源中长期发展规划》,风电总装机容量到2020年将达到3000万千瓦,平均年增长率在40%左右。我国风电的利用已取得长足的进步，在新能源的利用中仅次于水电。但由于我国的风电产业起步较晚，目前与世界风力发电发达国家相比，我国的风力发电还有很大的提升空间。

1.4 风力发电的并网对电网的影响

当风电场装机容量相对较小时，对电网的影响不大，基本不用参与电网的调节与控制，电网只要满足一定的条件就可以实现风电场的并网。随着风电机组数目的增加以及装机容量的增加，风电穿透率快速增长，风电给电力系统稳定运行带来的影响已不可忽略。这些问题处理不当不仅会危害用户的正常用电甚至还会造成整个电网的瓦解，而且也会严重制约风能的有效利用[9]。

风的随机性和间歇性决定了风力发电机的输出特性也是波动性和间歇性的。风力发电机多为异步发电机,在发出有功功率的同时还从系统吸收无功功率,无功需求是随着有功输出的变化而变化的。风电场并网会对电网频率和电网电压产生不好的影响。当风电场的容量较小时,这些特性对电力系统的影响并不显著,但随着风电场容量在系统中所左的比例越来越大,风电场对系统的影响就会越来越明显。当由于无风或者风速减小而失去出力后,会使电网频率降低,特别是当风电比重较大时,会影响到系统的频率稳定性。目前采用的并网风机多为异步风力发电机,该机组在并网时需要无功的支持,并网瞬间产生的冲击电流比较大,使得电网电压质量降低，甚至会对整个电网的安全稳定运行构成威胁。文献综述