容量达100MW海上风力发电：历史与现实

（一）海上风电场

1.海上风电场前景广阔

海上风电场风速高且稳定，是国际风电发展的新领域。在欧洲北部海域，60m高度处的平均风速超过8m/s，比沿海好的陆上场址的发电量高20%～40%。近海区域空气密度高，风速平稳，风资源丰富且容易预测。为此，欧洲一些国家纷纷兴建海上风电场，为下一步风电的高速增长开拓新的市场。陆地、海上风速剖面图比较如图3-3-12所示。

根据海上特点，一些风力机公司都对海上风电机组进行了特别的设计和制造，对海上风电场的建设也做了很多研究，包括对海上风电场的风力资源则试评估、风电场选址、基础设计及施工、风电机组安装等，并开发出专门的海上风资源测试设备及海上风电机组的海上安装平台集成。

2.海上风电场的发展

海上风电发展大致可分为5个时期：1977—1988年，欧洲对国家级海上风电场的资源和技术进行研究；1989—1990年，进行欧洲级海上风电场研究，并开始实施第一批示范计划；1991—1998年，开发中型海上风电场；1999—2005年，开发大型海上风电场和研制大型风力机；2005年以后，开发大型风力机海上风电场。

1990年，在瑞典Nogersund安装了由Wind World制造的2.2MW海上风电机，是世界上第一台海上风力发电机组。1991年，丹麦Vindeby建设了有11台风力机的海上风电场，Bonus制造450kW风力发电机组。2002年，丹麦建设了5个海上风电场，海上风电总装机容量达250MW。2003年，丹麦在Nysted海域建成了世界上最大的近海风电场，有72台2.3MW机组，装机容量为165MW。

到2003年年底，世界近海风电总装机容量达到53MW。2005年以来，德国也开始大规模开发，10多家公司和发展财团在德国沿岸海域筹划兴建装机容量达1200万kW的风电场。为避免影响沿海的保护区，很多项目的选址在离岸达60km、水深达35m的海域。在北海的布坎（Borkum）岛外，开始进行100万kW近海风电场的开发。

英国贸工部2003年发展近海风力发电事业的大型计划，当时计划将在英国的东海岸和西海岸设置3000部大型风电机组，力争2010年前开始向电网供电，并预计这些风电机组全部正式运转起来后，其发电量将占到英国全国总发电量的8%～10%。其他拥有先进的近海风电计划的国家包括荷兰、比利时、爱尔兰、瑞典和美国等。

图3-3-12　陆地、海上风速剖面图比较

（二）海上风力发电技术

1.风力机支撑技术

海上风力机支撑主要有底部固定式支撑和悬浮式支撑两类。

（1）底部固定式支撑。有重力沉箱基础、单桩基础、三脚架基础三种方式，如图3-3-13所示。

1）重力沉箱基础。重力沉箱基础用沉箱自身质量使风力机矗立在海面上。Vindeby和Tunoe Knob海上风电场基础就采用这种传统技术。在风场附近的码头用钢筋混凝土建造沉箱，然后使其漂至安装位置，用砂砾装满，以获得必要的质量，继而将其沉入海底。海面上基础呈圆锥形，可减少海上浮冰碰撞。Vindeby和Tunoe Knob风电场的海水深变化范围为2.5～7.5m，每个混凝土基础的平均质量为1050t。该技术的进一步发展，用圆柱钢管取代钢筋混凝土沉箱将其嵌入海床。该技术适用于水深小于10m的浅海地区。

图3-3-13　海上风力机底部固定式支撑方法

2）单桩基础。单桩基础由直径3.0～4.5m的钢桩构成，如图3-3-14（a）所示。

图3-3-14　海上风电场单桩基础及三脚架基础

钢桩安装在海床下18～25m的地方，深度由海床地面的类型决定。单桩基础有力地将风塔伸到水下及海床内，这种基础的优点是不需整理海床，但需要重型打桩设备，还需要防止海流对海床的冲刷。该技术应用范围是海水深小于25m。

3）三脚架基础。三脚架基础吸取了海上油气工业中的一些经验，采用了质量轻、价格低的三脚钢套管，如图3-3-13所示。

风塔下面的钢桩焊在钢架上，这些钢架承担和传递塔身载荷。钢桩被埋置于海床下10～20m的地方。

（2）悬浮式支撑。有浮筒式和半浸入式两种，主要应用于水深75～500m的范围，如图3-3-15。

1）浮筒式支撑。浮筒式基础被8根缆索固定在海面上，缆索与海床相连，风力机塔筒通过螺栓固定在浮筒上。

2）半浸入式支撑。主体支撑结构浸在海水中，通过缆索与海底的锚锭连接。该形式受波浪干扰较小，可以支撑3～6MW、旋翼直径为80m的大型风力机。

2.海上风力机设计技术

海上风力机的特点是离岸并在海中。离岸产生的额外成本主要包括海底电缆和风力机基础成本，取决水深和离岸的距离，与风力机的尺寸关系不大。因此，对选定功率的风场，宜采用大功率风力机，以减少风力机个数，从而减少基础和海底电缆的成本。

海上风力机是在陆地风力机基础上，针对海上风场环境，适当改进设计发展起来的，具有以下特点。

（1）高翼尖速度。陆地风力机优化设计着重降低噪声，而海上风力机优化设计则是极大化空气动力效益为目标。采用高翼尖速度、小桨叶面积，使海上风力机的结构和传动系统设计较简单。

（2）变桨速运行。高翼尖速度桨叶设计有高的启动风速和大的气动损失。采用变桨速设计可改善气动性能，风力机在额定转速附近有最大速度。

（3）减少桨叶数量。现在大多数风力机采用3桨叶设计，存在噪声和视觉污染。

（4）新型高效发电机。研制结构简单、高效的发电机，如直接驱动同步环式发电机、直接驱动永磁发电机、线绕高压发电机等。

（5）海洋环境下风力机的其他部件。海洋环境下要考虑风力机部件对海水和高潮湿气候的防腐问题。塔筒应具有升降设备，满足维护需要。变压器和其他电器设备可安放在上部吊舱或离海面一定高度的下部平台上。控制系统要具备岸上重置和重新启动功能。备用电源用来在特殊情况下，使风力机能安全停机。

图3-3-15　海上风电场悬浮式支撑方式

（三）国内海上风电场建设

在中国，海上风电场的建设正在起步。汕头的海上风电项目已正式动工，将在南澳周围分4片海域开发，总装机容量将达40万kW。浙江岱山将兴建总装机容量20万kW的海上风电场。上海拟建设东海大桥海上风电场，初步拟定布置50台单机2MW的风力机，总装机容量为100MW。风电由35kV海底电缆接入岸上110kV风电场升压变电站，再接入上海市电网。福建省已确定14个海上风电场选址，计划装机约397万kW。江苏东台已完成开发浅海20万kW海上风电场的前期准备。

（四）大功率浅海风电场风投资概算

1.风电上网电价分析

风力发电成本一般由两部分构成：一部分是风电场建设成本，即投资额，这是构成风电成本的主要部分；另一部分是运行维护成本，主要取决于风电设备的可靠性及风电场管理水平。

风电成本C［元/（kW·h）］为

式中　EC——每千瓦装机年发电量，kW·h/kW；

M——年运行维护费；

m——每度电运行维护费，国内一般为0.005元/（kW·h）左右；

A——年投资等额折旧。

式中　P——每千瓦投资，元/kW；

i——贷款利率，%；

n——折旧年限。

考虑到国产化、规模扩大对成本的递减效应及国家政策支持，取浅海风电场单位千瓦投资额P=10000，i=5%，n=20，EC=365×24×0.72kW·h，可得

2.浅海风电场成本

如果浅海风电场中的机组发电量全部并网，则容量系数可达0.34，预计风电机成本为2000元/kW。再加上相应的管理成本和基础建设投资，运行后的整个浅海风电场实际成本为3500元/kW，可得在并网情况下风电电价为

如果浅海风电场有5/6的发电量用于非并网直接应用，加上风能利用区间从3～12m/s扩大到3～14m/s，则容量系数可达0.40。浅海风电场实际成本为3200元/kW，可得在并网情况下风电电价为

若风机风能完全利用区间从3～12m/s扩大到3～16m/s，容量系数可达0.60，浅海风电场实际成本仍设定为3200元/kW，风电电价可以达到

（五）丹麦的海上风力发电

1.丹麦的海上风电蕴藏量

丹麦有世界上最大的海上风电场，丹麦政府能源计划2030年，海上风电装机将达到4GW，投资共计70亿美元。加上陆地上的1.5GW，丹麦风力发电量将占全国总发电量的50%。

丹麦电力公司确定了4个海域适合建风电场，蕴藏量达8GW。选的这些地区必须在国家海洋公园、海运路线、微波通道、军事区域等之外，距离海岸线7～40km，使岸上的视觉景观影响降到最低。对风机基础的研究表明，在15m水深处安装风电机组比较经济，丹麦海域选择的风电场潜藏容量可达16GW。

2.风电机组的海上基础

海上风能开发的海底电缆和风机基础的投资巨大。海上风电机组比邻近陆地风场风机的电力输出要高出50%，所以，海上风电的开发更具吸引力。对海上风机基础的设计和投资进行的研究表明，对于较大海上风电场的风机基础，钢结构比混凝土结构更加适合。

3.设计寿命

与大多数人们的认识相反，钢结构腐蚀并不是主要的问题。海上石油钻塔的经验表明，阴极防腐措施可以有效防止钢结构的腐蚀。海上风电机组表面保护（涂颜料）一般都采取较陆地风机防腐保护级别高的防护措施。石油钻塔的基础一般能够维持50年，也是风电机组钢结构基础的设计寿命。

4.风塔高度设计

防腐研究对象是一台1.5MW三叶片上风向风力机，轮毂高度大约为55m，转子直径为64m。这台风机的轮毂高度相比陆地风机要偏低一些。丹麦在德国北部所建风电场，一台典型的1.5MW风电机组轮毂高度大约为60～80m。这时因为水面十分光滑，海水表面粗糙度低，海平面摩擦力小，因而风速随高度的变化小，不需要很高的塔架，可降低风电机组成本。另外，海上风的湍流强度低，海面与其上面的空气温度差比陆地的空气温差小，又没有复杂地形对气流的影响，作用在风电机组上的疲劳载荷减少，可延长使用寿命。所以，使用高度较低的风塔比较合算。

5.海上基础类型(www.xing528.com)

（1）常用的混凝土基础。丹麦的第一个工程采用混凝土引力沉箱基础。依靠地球引力，使涡轮机保持在垂直的位置。Vindeby和Tunoe Knob海上风电场基础就采用了这种传统技术。在这两个风场附近的码头，建造钢筋混凝土沉箱基础，然后使其漂到安装位置，再用砂砾装满获得必要的重量，继而将其沉入海底，像传统的桥梁建筑那样。两个风场的基础呈圆锥形，可起到拦截海上浮冰的作用。在寒冷的冬天，波罗的海和卡特加特海峡有坚硬的冰块。在混凝土基础技术中，整个基础的投资大约与水深的平方成正比。Vindeby和Tunoe Knob的水深变化范围为2.5～7.5m，每个混凝土基础的均重量为1050t。根据基础投资二次方规则，在水深10m以上混凝土基础不宜采用。

（2）重力+钢筋基础。基础新技术提供了一种类似于钢筋混凝土重力沉箱的方法，用圆柱钢管取代钢筋混凝土，将其嵌入到海床里。

（3）单桩基础。单桩是一种简单的结构，由一个直径为3.5～4.5m的钢桩构成。钢桩安装在海床下10～20m的地方，其深度由海床地面的类型决定。单桩基础有力地将风塔伸到水下及海床内。这种基础的优点是不需整理海床。但是它需要重型打桩设备，对于海床内有很多大漂石的位置，采用这种基础类型也不适合。

（4）三脚架基础。吸取石油工业中的经验，采用了重量轻、价格合算的三脚钢套管基础。风塔下面的钢桩分布着一些钢架，这些框架分担塔架对于3个钢桩的压力。由于土壤条件和冰冻负荷，3个钢桩要埋置于海床下10～20m深的地方。

6.海上风电场的并网

（1）电网。海上风电场的并网本身并无特殊问题，但为确保经济合理性，对偏远海上风电场的并网技术要进行优化。丹麦第一批商用海上风电场距海岸15～40km，水深5～10m或15m，风电场装机为120～150MG。第一批海上风电场用1.5MW风力发电机，该机型已在陆地上试运行5年。

（2）敷设海底电缆。海上风电场通过敷设海底电缆与主电网并联。为了减少捕鱼工具、锚等对海底电缆的破坏风险，海底电缆必须埋起。如底部条件允许，用水冲海床，然后使电缆置入海床是最经济的。

（3）电压。丹麦规划的120～150MW的海上风电场二般用30～33kV的电压，每个风电场中，有一个30～150kV变电站平台和许多维修设备，与陆地电网的连接采用150kV电压等级。

（4）无功功率和高压直流输电。无功功率和交流电相位改变相关，相位的改变使电能通过电网传输更困难。海底电缆相当于一个大电容，它有助于为风电场提供无功功率。这种系统是最佳的可变无功功率补偿方式，决定于准确的电网配置。如果风电场距离主电网很远，高压直流输电（HVDC）联网也是一个可取的方法。

（5）远程监控。海上风电场远程监控要比陆地远程监控更重要和困难些。风电场用1.5MW的大风力机在关键设备上安装一些特别的传感器。用以分析设备磨损后的工作模式和产生的细微振动。为确保机器适时、适当的检修，远程监控技术是必要的。

（6）定期检修。海上风力机工作在恶劣的天气条件下，维修人员很难随时接近风电机组，风机得不到及时检修和维护会造成安全隐患。对偏远的海上风电场，应合理设计风电机组的定期检修程序，以保证风电机组得到及时检修和维护。海上风电场的例子如图3-3-16所示。

（六）漂浮式海上风电场

漂浮式海上风力发电机的成本比火电厂的发电成本更低。漂浮式风力发电机安置在海边的强风区域，成本低、无方向性，用漂浮式垂直轴风力发电机来发电。

图3-3-16　海上风电场

1.近海风电场的建设成本

一般的近海风电场建设成本非常高，原因是安装成本高。安装成本高的原因有以下几个：

（1）海上风力机重量大、制造成本高。因为迎风风力机的转子是逆风的，需要刚度非常高的叶片和高强度的塔架，因此需要大量高强度的材料，材料成本高。

（2）设备重，地基成本高。在较软的海床上建造坚固的地基，势必大大增加建造成本。

（3）重设备，安装成本高。需要有附带超重起重机的专有船只来完成海上安装。

（4）在海上检修风力机相当困难，检修成本高。

一个典型的欧洲近海风电场每千瓦安装成本为3000美元，而一般的陆上风电场每千瓦的安装成本仅为1300美元。

2.漂浮式海上风电场的特点

新的安装方法可以显著降低海上风电的安装成本，主要表现在以下几个方面：

（1）不用迎风风力机，使用一种低成本的漂浮式垂直轴风力机。

（2）把风电场置于强风区域，将大大增加发电量。

通过上述两种方法可以有效地降低海上风电的成本。

在世界上许多地区，海上的平均风速超过10m/s，而风能与风速的3次方成正比，因此如果风速增加44.3%时，风力将增加3倍。以江苏东台为例，黄海岸边的平均风速是7m/s，被认为是建造风电场的好地方。已计划在黄海沿岸选址，建造一座总装机容量为1250MW的风电场。若风速达到10.1m/s，则风力将是黄海沿岸的3倍。但是强风往往出现在离岸较远的深海，因此，必须研发一种用于深海的漂浮式垂直轴风力机。漂浮式垂直轴风力机概念图如图3-3-17所示。整合垂直轴风力机技术和海上平台技术完全可以实现这一设想。

漂浮式垂直轴风力机预计18个月完成设计、建造、测试。这种风机集成了已经验证的垂直轴技术和海上浮动平台技术。一旦成功，就可用漂浮式海上风电场。

运行表明，漂浮式垂直轴风力机的成本低、耐用性好。FloWind公司已经在美国加州两家大型风力发电厂生产、安装、运行了500多台低成本的漂浮式垂直轴风机。

（七）近海风电场建设关键技术

大型风电场正从陆地向海上发展，因为海洋风资源丰富，不占用土地，机位选择空间大，有利于选择场地，受环境制约少。且海上风速高、湍流强度小、风电机组发电量多、风能利用更加充分，其能量收益比沿海风陆地风机高20%～40%。近海风电投资成本是陆地的一倍（达2万元/kW），其中，风力机（含塔架）占58%，基础占20%，电气系统占16%，项目管理占4%，其他占2%。海上风力发电已引起世界各国重视。德国政府计划2030年近海风电装机达23GW；荷兰政府计划2020年近海风电装机6000MW；瑞典计划2019年近海风电装机3300MW；欧洲规划到2020年，近海风电装机达到240000MW，可以满足1/3的欧洲用电量。

近海上风电场发展的关键技术为：

（1）近海风电场开发的基础工作。近海风电场建设基础工作包括海上风电场风能资源测试与评估、风电场选址、基础设计及施工、风电机组安装等；开发专用的海上风能资源测试设备及安装海上风电机组的海上施工平台，其中，海上风电场场址选择包括宏观海上选址和微观选址两个方面。海上风电场规划基于评估、研究地区风能资源，综合考虑电力需求、入网方法和系统状况以及地质、地貌、航道、鱼类生产等因素，综合进行技术经济分析，达到最优规划目的。

在风电场的开发过程中，前期的风资源评估尤为重要。到目前为止，风资源评估大都是用丹麦实验室开发的Riso WAsP软件，该软件主要是基于欧洲地形条件设计的，应用于评估我国近海或海上风资源，仍需做大量的研究工作。

（2）近海风电场极限功率计算的数学模型。建立近海风电场极限功率计算的数学模型是当前国内外研究的热点。建模时如何考虑电网结构、负荷水平和入网方式等因素，相关研究也较少。

（3）风电机组并网方式。风电机组并网方式有交流并网与直流并网等。交流并网主要研究实现风电场和电网频率一致、动态无功补偿器、防止电缆电容和电网电抗之间出现谐振现象，避免电网故障，影响风电场运行。输电电缆等电气系统接入国家电网系统投资费用高（占16%），且电缆能量损失大。风电场规模较小时，接入电网主要以地区低压配电为主，现在也逐步开始接入110kV和220kV电网。输电系统导线较细，R/X比值较大，与系统联系紧密程度的短路容量较低，严重影响风电场的供电质量，并制约近海风电场规模的进一步发展。

图3-3-17　漂浮式垂直轴风力机概念图

风电场的总体规模与系统短路容量之比与风电场电压的波动密切相关。为了保证电网电压质量，风电场的装机容量不能超过连接点短路容量的某一个百分值。直流联网方式需要配置大容量电力变换器。固定资产投资高，适合长距离输电，与交流输电相比，其高容量的电缆投资和损失都比较小。针对风力发电特点，采用轻型高压直流输电技术可满足输送近海风电到公共电网。

研究近海风电场电网接入和稳定运行并网技术，分析风电场对电力系统的影响，尤其是分析在单机和装机容量不断增加的情况下，风机系统较频繁地切入和切出对电力系统的影响，如电网稳定性、可靠性、电能质量、涉及频率稳定性、功角稳定性、电压稳定性等。采取电容器组提供无功功率补偿方式，因容量固定，在风电机组输出改变的情况提供的无功功率补偿，势必出现过多或不足现象。也可采用可控静态无功补偿装置提供可变的无功补偿。

（4）飓风影响。要抑制飓风造成电网剧烈波动，可以采用可控静态无功补偿装置与蓄电池储存装置的组合方式，同时提供系统所需有功和无功补偿，但会增加一个全容量变频器，引起高次谐波。蓄电池储存装置提供的有功补偿还受到化学反应时间的限制不可能迅速地提供所需的有功补偿。

3.近海风电场系统优化设计关键技术

（1）关键技术主要研究内容。

1）近海风电场优化配置与评估。采用数据挖掘及智能聚类处理技术，综合多种预测方法，建立风速组合预测模型。

a.风能资源评估分析。进行技术和经济性评估，以正确地选择风电场场址，包括测风数据的处理、统计、预测及数据反演分析方法、风资源评估、风力发电机组和风电场年发电量评估。

b.建立近海风电场极限穿透功率计算的数学模型。确定近海风电场极限穿透功率与电网结构、负荷水平和入网方式之间的函数关系。

c.近海风电场可靠性分析。建立风能资源对风电场可靠性影响的数学模型。

d.建立各种发电形式并存时最佳比例计算的数学模型。确定风电比例不当，对电网造成影响的量化指标。

e.建立考虑近海风电资源分布与电网结构的近海风电场最优规划数学模型。

2）近海风电场电气传输技术。

a.研究交流并网、基于轻型HVDC的发电机集中控制并网和基于轻型HVDC的发电机分散控制并网3种并网方案。结合经济、技术比较，提出近海风电场电气传输设计方案。

b.风电场的最大安装容量和风电机组的控制方式、功率因数与并网点电压等级等相关。通过稳态分析及暂态分析，针对不同近海风电场，辅助确定风电机组运行控制方式、并网点电压等级。研究风电场的动态优化，确定最优化模型。

c.针对风电场电压波动、闪变和谐波等电能质量采取无功、电压控制等方式，改善风电场并网运行电能质量。

3）近海风电场系统接入与稳定运行。

a.近海风电场电网接入和并网技术包括电网稳定性、可靠性等。如频率稳定性、功角稳定性和电压稳定性。风电场并网运行的电压稳定性属于小干扰电压稳定性问题，通常作为静态问题来分析。

b.风电场并网控制方案研究。与固定转速风电机组相比，变速/恒频风电机组对改善风电场并网运行电压稳定性有一定的作用。通过研究风电场的无功、电压调节、频率控制方案及方法，确保风电场并网运行时电压稳定和可靠，并提高并网成功率和风电场故障穿越能力。

（2）技术关键。

1）采用数据挖掘及智能聚类处理技术，综合多种预测方法，建立风速组合预测模型。

2）研究建立近海风电场极限穿透功率计算最优数学模型。采用高效子群优化技术求解该模型，并定量研究风电穿透功率极限与电网结构、负荷水平和入网方式之间的关系。

3）研究近海风电场可靠性及经济性指标。建立风资源对风电场可靠性影响的数学模型，考虑电网结构、入网方式等，利用蒙特卡罗仿真研究风能参数对风电场可靠性及经济性影响。

4）建立多种发电形式并存时风电最佳比例计算数学模型。确定风电比例不当，对电网造成影响的量化指标。

5）建立考虑近海风资源分布与电网结构的近海风电场最优规划数学模型。

6）综合研究交流并网、基于轻型HVDC的发电机集中控制并网和基于轻型HVDC的发电机分散控制并网3种并网方案。结合经济、技术比较，提出近海风电场电气设计方案。

7）风电场最大安装容量和风电机组的控制方式、功率因数与并网点电压等级等相关。通过稳态分析及暂态分析，针对不同近海风电场，确定风电机组运行控制方式、并网点电压等级。研究风电场动态优化潮流，确定最优潮流模型。以有功网损最小为目标，假设分析周期由几个时段组成，确定目标函数。

建立等式约束，对于动态优化潮流，要满足各时段节点潮流方程。建立不等式约束，包括发电机出力、节电电压、支路功率以及风电场无功补偿容量等约束，还考虑发电机组爬坡速率约束。内点法具有收敛迅速、稳定性强、对初值不敏感等特点。风电场的优化潮流计算是一个多时段优化问题，对计算精度和计算速度有较高要求。为弥补以前算法不足，改进内点算法，求最优潮流。

8）风电场电压波动、闪变和谐波等电能质量问题一直存在。通过对无功、电压控制方式以及风电场方式的研究，可改善风电场并网运行的电能质量。风电场输出可变功率会影响电力系统运行，引起系统不稳定、带来许多问题，包括线路传输容量越限，频率和电压不稳定、发电量和用户耗电量不平衡等。

并网系统的功率不仅与近海风电场的注入功率有关，还与系统运行方式、风电场与系统联络线的电抗与电阻的比值大小有关。因此，改变风电场与系统联络线的电抗与电阻比值能改变注入并网系统的功率，特别是在风速变化时，同步地改变线路电抗与电阻的比值可以保持并网系统功率的恒定。静止同步串联补偿器（简称SSSC）在并网系统中，对抑制风电场功率波动有作用。

9）研究近海风电场电网接入和并网技术。分析近海风电场对电力系统的影响，包括电网稳定性、可靠性等。根据所研究的扰动大小及时域范围，将电压稳定性分为小干扰、暂态和长期电压稳定性。小干扰电压稳定性是指系统遭受任何小干扰后，负荷电压恢复到扰动前电压水平的能力。暂态电压稳定性是指系统遭受大扰动后，负荷节点维持电压水平的能力。长期电压稳定性是指系统遭受大扰动或者负荷增加、传输功率增大时，在0.5～30min内，负荷节点维持电压水平的能力。

风电场并网运行的电压稳定性属于小干扰电压稳定性问题，通常作为静态问题分析。采用基于潮流分析的电压稳定P-V分析方法和Q-y曲线法。

10）风电场并网控制方案研究。变速/恒频风电机组对改善风电场并网运行电压稳定性有一定作用。通过研究风电场的无功及电压调节、频率控制策略及方法，实现风电场并网运行。确保电压稳定、可靠，并提高并网成功率、风电场故障穿越能力。近海风电场功率由风速决定，可调度性差，需要研究风电场系统调度问题。结合负荷变化情况以及气象预报等信息，合理、科学安排风电场发电，预测风电场出力、研究风电机组组合等问题。采用非线性控制、模糊控制、神经网络等智能控制算法，用Digsilent、PSCAD/EMTDC、PSS/E、Matlab/Simulink等软件建立近海风电场并网模型，研究风电场并网控制策略等。

风能的规模化、低成本利用需要解决大功率风电机组与近海风能规模化利用中的关键技术问题。实现高效率、高可靠性和低成本，近海风能利用潜力极大。近海风电机组容量大，现已商业运行的海上风力发电机组单机容量已达5MW，需要解决风力机防腐（盐雾引起）、海上风机基础建设等问题。随着近海风电规模化发展，基础设计建造以及吊装等技术的成熟，近海风电成本可降低20%以上。