风电场选址与并网技术分析毕业论文(编辑修改稿)

风电场选址与并网技术分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

7 8 9 10 11 12 年平均 （ 2）工程地质。 风电场场址位于滨州市无棣县境内，本区在大地构造上位于华北地台区之华北平原坳陷区的济阳坳陷区，在新构造单元上位于鲁西－鲁北沉降平原区的次级构造单元东明－渤海强烈沉降平原区。 近场区内发育一系 列的近东西向、北东东向和北北东向断裂，规模较大的断裂有羊二庄断裂、埕子口断裂、黄骅断裂和庆云断裂。 临沂大学 2020 届本科毕业设计说明书 5 图 1 区域地质构造图 区域范围内虽然 有 断裂构造发育，但近场区范围内无全新活动断裂和发震构造分布。 根据对场地所处区域的断裂活动、地震活动、新构造运动等综合分析认为，拟选场地处于相对稳定区，适宜工程建设。 （ 3）交通运输和施工条件。 仝家河风电场工程场址距荣乌高速、长深高速约 20km，距 320 省道、 237 省道不足 5km，另外场区西、南、北三侧有多条县乡道路，满足风电场施工期间的交通要求。 施工用水、生活用水、 消防用水可考虑从附近赛尔水库引接 ，并可作为升压站运行后的 生产、生活用水。 供水距离 3～ 5km。 施工用电可以从附近的配电网架引接至工地。 微观选址分析 风电场风力机组的布置及每台风电机组发电量的计算，主要用 Wasp10 计算软件完成。 影响该软件计算成果的有：粗糙度、障碍物的大小；地形文件数字化、复杂地形处临沂大学 2020 届本科毕业设计说明书 6 理的精度；风电机组功率曲线、推力系数的准确性；机组的排布等因素。 根据 1∶ 10000的地形图布置风电机组，绘出塔位的相对坐标。 综合考虑风电场地形、并利用风电场各测站订正后的代表年测风资料，通过 Wasp 软件 绘制图风电场风能资源分布图。 图 2 风电场风能资源分布图 为提高风场发电量，风机应尽量布置在风功率密度高的地方；本风电场区域内有农田、树林、果园、水库和村庄等。 本着避开村庄、基本农田、防护林及远景规划的原则，将风机尽量布置在风能资源高、运输方便、较为平整的地方，并将尾流控制在较低的范围。 由此对 风电机组优化布置。 临沂大学 2020 届本科毕业设计说明书 7 图 3 风电机组布置图 2 风电并网 由于风能具有随机性、间歇性、不稳定性的特点，当风电装机容量占总电网容量的比例较大时会对电网的稳定和安全运行带来冲击。 对 风电场接 入 电力系统的分析是风电场规划设计和运行中不可缺少的内容。 风能发电的主要特点 （ 1）风能的稳定性差。 风能属于过程性能源。 风速和风向经常变动， 具 有随机性、间歇性、不稳定性， 风 力发电机不易调节和控制出力，因此风电机组发出的电能也是波动的、随机变化的。 （ 2） 风能的能量密度小。 为了得到相同的发电容量，风力发电机的风轮尺寸比相应的水轮机大几十倍。 （ 3） 风能不能大量储存。 因为蓄电的成本远远高于发电的成本，在整个电网上几乎没有蓄电的能力 ， 一 般都是以输出电量为基础来调节收纳的电量。 临沂大学 2020 届本科毕业设计说明书 8 （ 4） 风轮机的效率较低。 风轮的 理论最大效率为 %， 实际效率会更低一些。 统计显示， 水 平轴风轮机最大效率通常在 20%～ 50%， 垂直轴风轮机最大效率在 30%～ 40%。 （ 5） 风电场分布位置偏远。 我 国风资源丰富地区 一 般距离负荷中心较远，电网网架结构比较薄弱，当地电网的输电能力限制了风电的外送， 在 开发大规模风电的形势下，需要建设配套的风电送出工程并加强电网建设。 （ 6）电 网不可调度性。 由于风能的不可控性，因而不可能根据负荷的大小来对风力发电进行调度，给电网调度带来不小的压力。 且大部分风电机组是无人值守的。 风电并网对电力系统的影响 对系统稳定性的影响 大规模风电场接入电力系统时，风电场对无功功率的需求是导致电网电压稳定性降低的主要原因。 一方面，风电场的有功出力使负荷特性极限功率增大，增强了静态电压稳定性；另一方面，风电场的无功需求使负荷特性的极限功率减少，降低了静态电压稳定性。 目前，风力发电多采用异步发电机，需要外部系统提供无功支持。 变速 恒频风电系统在向电网注入功率的同时需要从电网吸收大量的无功功率。 风电场的无功仍可看作是个正的无功负荷，因此，当风电场的容量较大且无功控制能力不足时，易影响电压的稳定性，严重时会造成 电压崩溃。 风电场的并网 改变了配电网的功率流向和潮流分布。 因此，随着风电注入功率的增加。 风电场附近局部电网的电压和联络线功率将超出安全运行范围，影响系统的稳定性。 随着各地风力发电的蓬勃发展，风电场的规模不断扩大，风电装机容量在系统中所占的比例不断增加，风 电输出的不稳定性对电网的功率冲击效应也不断增大，对系统稳定性的影响就更加明显。 情况严重时，将会使系统失去动 态稳定性，导致整个系统瓦解。 对电网频率的影响 当风速大于切入风速时，风电机组启动挂网运行；当风速低于切入风速时，风电机组停机并与电网解列。 当风速大于切出风速时，为保证安全，风电机组必须停机。 因此，受风速变化的影响，风电机组的出力也随时变化，一天内可能有多次启动并网和停机解列。 风电场不稳定的功率输出会给电网的运行带来许多问题。 如果风电容量在电网总装机容量中所占比例很小，风电功率的注 入 对电网频率影响甚微。 但是，当风电场与其他发电方式的电源组成一个小型的孤立电网时，可能会对孤立系统的频率造成较大影响。 随着电网中风力发电装机容量所占的比例逐步提高，大量风电功率的波动增大了系统调频的难度，而系统频率的变化又会对风电机组的运行状态产生影响 [9]。 所以 要求风电机组能够在一定的频率范围内正常运行，频率超过一定范围后限制出力运行或延迟一定时间后退出运行，以维持系统的频率稳定。 临沂大学 2020 届本科毕业设计说明书 9 对电能质量的影响 风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率呈波动性，可能会影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波等。 大多数风电机组 在启动时 会产生５～６倍额定电流的冲击电流，对小容量的电网而言，风电场并网瞬间将造成电网电压的大幅度下跌； 正 常运行时的风速变化也会导致风机出力的波动而影响电能质量。 随着风速的增大，风电机组产生的电压波动和闪变也将增 大 [10]，并且风电机组公共连接点短路比越大，其引起的电压波动和闪变越小 [11]。 当风速超过切出风速时，风电机组会从额定出力状态自动退出运行，若风电场所有风电机组几乎同时退出，这种冲击对配电网的影响十分明显。 改善风电并网影响的措施 无功功率补偿措施 采用动态无功补偿如静止补偿器等可以改善系统暂态特性，从而提高风电场的安全容量。 静止无功补偿器（ SVC）可以快速平滑地调节无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的 运行性能。 将 SVC 安装在风电场的出口，根据风电场接入点的电压偏差量来控制 SVC 补偿的无功功率，能够稳定风电场节点电压，降低风电功率波动对电网电压的影响。 合理确定风电场并网电压等级 对于风资源较为集中，相邻几个风电场总容量超过 200MW 的，考虑以 220kV 电压等级接入系统；对于分布相对分散、容量在 50～ 100。