风电场并网的电能质量影响与模拟需求

最近几年，发展趋势是从单独的一台或几台风力发电机组，到装有几百台兆瓦级风力发电机组的大型风电场。

风能的增加和集中渗透使得电力系统更多地依赖于风能出力，也更加脆弱。将来的风电场必须能够取代现在的电站，因此必须在电力系统中以主动可控单元发挥作用。换句话说，风电场必须具有电站特性。丹麦有两个电力系统：Eltra（Eltra，2000）和Elkraft系统电网，已经制定了风电场对电网稳定性、电能质量的影响以及风电场调控能力方面的要求。

将来风电场规模增加的另一个结果是大型风电场将直接与输电线路连接。迄今为止，风力发电机组和风电场是与配电系统连接的，典型的是在（10/20）kV电网或者（50/60）kV电网。因此，主要关注的是风电场对配电系统电能质量上的影响。在丹麦，丹麦电力研究院（DEFU）已经对风力发电机组与配电电网的连接做出了规定（DEFU KR111，1998）。然而，对于与输电系统直接相连的大型风电场的限制要求现在已经由丹麦a.o.输电系统运行商推出。正如以前提到的，风力发电机组电能质量的国家标准已经由新的IEC61400-21（2001）规定，以测量和评估连网风力发电机组的电能质量。

系统责任方面的重要要求是将来风力发电机组业主必须提供模型，模型能够对给定风电场与电力系统之间在电网暂态故障事件下的动态相互作用进行仿真。(www.xing528.com)

这样发展的模型将使得风电场投资商和电网技术人员能够在风力发电机组与电网连接以前进行必要的初步研究[（Hansen A.D等人，2001和S∅rensen P等人，2001a）]，风电场与电网的相互作用的仿真可以提供十分有价值的信息，可以降低整个电网的连接成本。此外，这些模型还可以用于研究风电场的控制策略。

大型研究项目已经开始分析大型风电场的不同控制策略。控制策略多种多样，它们都各自有各自的优缺点（Hansen L.H等人，2001b）。一种选择是与主电网连接的内部分散式控制结构，此时每一台风力发电机组都有自己的控制系统，带有自己的变频器。这样系统的优点是能确保每一台风力发电机组对应于当地风况工作最优。另一种方式是集中控制结构，举例来讲，风电场通过HVDC接入电网，此时风力发电机组的内部性能是与电网性能分离的，因此可以使风电场足够鲁棒以承受可能的电网故障。还有一种风电场的控制方式是风电场与储能系统相结合，可以实现部分能量缓冲。