论文总字数：15731字

目 录

引言 1

1.风力发电现状与规划 1

1.1世界风电发展现状 1

1.2我国风电发展现状 1

1.3风力发电规划 2

2.风电机组及其并网技术 3

2.1风电发电系统的介绍 3

2.2恒速恒频风电机组及其并网方式 3

2.3变速恒频风电机组及其并网技术 4

2.3.1双馈异步风机 5

2.3.2低速永磁同步发电机 5

3.风力发电机的模型 6

3.1风速模型 6

3.2双馈发电机的数学模型 7

4.风电并网对电力系统的影响 10

4.1对电网的冲击 10

4.2对电网电压稳定性的影响 10

4.3对电网频率稳定的影响 11

4.4对保护装置的影响 11

4.5对系统调度的影响 12

4.6对电力系统运行成本的影响 12

5.Simulink仿真 12

5.1关于Simulink 12

5.2风速模型的仿真 13

5.2.1阵风 13

5.2.2渐变风 14

5.2.3随机风 14

5.2.4组合风 14

5.3搭建实例介绍 16

6.仿真结果及分析 19

6.1风速变化对电力系统的影响 19

6.2单相接地故障对电力系统的影响 23

6.3三相短路故障对电力系统的影响 24

7.总结与展望 25

参考文献 26

致谢 28

风电并网对电力系统的影响

张铃伟

，China

Abstract:This paper focuses on the impacts of wind power grid-connected on the power system, starts with the use of wind resources in the world, and introduces the status and planning of wind power generation. Second, the structure of the wind power system, the constant speed wind field, and the variable speed wind field are introduced. Finally, a model was built by the matlab/simulink simulation system to discuss the impacts of different wind speeds on the wind power integration. At the same time, the most common single-phase ground faults and the most serious three-phase short-circuit faults in the power system were simulated. Wind turbine fans use doubly-fed induction generators. The results show that wind speed fluctuations and single-phase reading failures have little effect on this, and they can quickly return to normal operation.

Key words: Power System；Wind power integration；Double-fed induction generator；Simulink

引言

在过去的两个世纪里，煤炭，石油，天然气等传统化石能源是支撑人类生存发展的主要能量来源，促进了人类社会的长足进步。然而随着社会、科技的不断发展，不可再生的化石能源早已无法长久的供应人类发展的要求，而且化石能源燃烧相伴而生的污染问题日益突出，给人们的生活造成了很大的困扰，若是不加以约束，危及整个地球也绝不是危言耸听。

在这样的背景下，可再生清洁能源的开发和利用迫在眉睫。现如今，我们处在一个从化石能源体系到清洁能源体系转变的过渡阶段，要完成最终可再生能源时代的终极目标还有很长的路要走，但目前为止已取得很大的进展，2015年是第一次全球新能源发电装机容量新增数量超过常规能源发电装机容量新增数目的年份^[1]，这也让我们看到了全球电力系统的能源结构体系正在转变。风能作为人类最早利用的能源之一，拥有可开发的巨大潜力，因其分布广、无污染等特性，越来越受到世界各国的重视。

1.风力发电现状与规划

1.1世界风电发展现状

风能作为一种分布广泛的清洁能源，最常利用的就是风能发电。

截止至2015年年底，全球范围内风电装机总量累计达到432GW^[2]。从2009至2016年，美国风电成本大幅度下降，仅为此前的34%，且风电已经超过传统水电，成为最大的可再生能源体系。欧洲的风电技术在全球范围内是顶尖水平，究其原因，离不开他们先进的风机制造、分布式并网方式以及坚强电网的构架。例如德国的风电技术十分具有代表性，风电机组的单机容量大、效率高、系统兼容性强，同时他们的政策鼓励有着密切关联，从德国《可再生能源法》的不断修订就足以看出重视程度。丹麦目前的风力发电量已经可以达到全国用户所需量的40%，同时能够在风力发电高峰期将多余的电能输送给周边其他国家。

1.2我国风电发展现状

我国的风能资源有自身独特的地方：其一是风资源的地理分布，大多数有着丰富风资源的地方都不是负荷集中区，如东北、西北地区就是典型的风资源丰富而远离负荷中心，这就给电能的传输带来了挑战；其二是风资源的季节分布，由于冬季受到蒙古高压的影响常常会有可利用的高质量大风，而夏季的东南、西南气流会带来丰富的降水但风速都不大，因此呈现出夏季小、冬季大的特征。

受到风资源、经济等种种因素的约束，目前我国的风电发展以在建造大型风电基地和实行风电集中输送为主。根据我国的风电发展规划，发挥风能资源在“三北”地区的优势，建成河北、内蒙古、甘肃酒泉、沿海地区等多个千万千瓦级风电基地。 国家很重视风电对国家能源战略的调整，不断加大对风力发电的支持力度并取得了很好的效绩。“十二五”期间，我国风电新增装机容量连续五年居世界首位，累计增加达到9800万千瓦，占全国新增装机容量的18%，在整个能源结构中占的比例也越来越高^[3]。到2015年底，全国风电装机总量达到1.29亿千瓦，依靠风能的发电量达到1863亿千瓦时，占全国各类总发电量的3.3%，比2010年提高2.1个百分点^[4]。风电在我国的发展规模也空前强大，潜力巨大。

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