風力發電系統諧波仿真計算

    摘   要：變速恒頻風力發電機采用了換流裝置，運行時將產生較大的諧波電流，由于諧波會對電網和風電系統產生一系列不利影響或危害，因此，對風電系統的諧波狀況進行分析和計算是十分必要的。本文建立了風力發電系統諧波仿真計算的數學模型，并針對具體算例進行了諧波仿真計算，根據計算結果提出了采用三種風力發電機相互組合抑制諧波的方案。
關鍵詞：風力發電，電力系統，諧波、模型
0 引言
   能源和環境是當今人類生存和發展所要解決的緊迫問題。作為取之不竭的、潔凈的可再生的能源，很多新能源的應用越來越受到許多國家的關注，而風力發電是新能源中開發最早，應用較廣，技術最成熟的一種新能源。隨著風力發電技術的成熟，使制造成本不斷下降，發電成本也逐年下降，加上各國政府的政策扶植，風力發電從可再生清潔能源中脫穎而出，成為最具工業開發價值的一種新能源。
    由于風力發電有著其自身的結構和特點，所以在大量接入電力系統前需要對其各方面的特性進行研究，包括風力發電的功率特性對電力系統的電壓和頻率的影響、風力發電對電力系統經濟運行的影響、風力發電對電力系統運行穩定性的影響等。其中，在風力發電機中，大量采用了具有變頻功能的所謂變速恒頻風力發電機，這種風力發電機采用了交—直—交電力變頻裝置，運行時將產生大量諧波電流，這些諧波電流注入電力系統后，會引起電網電壓畸變，不但降低了電能質量，還會造成繼電保護、自動裝置誤動，影響到電力系統安全運行。另一方面，過大的諧波分量也會給風力發電系統本身造成不利影響，如使風力發電機過分發熱從而引起壽命降低、使風力發電的控制裝置失靈等。所以，當風力發電系統中具有較多的變速恒頻風力發電機時，必須采取必要的措施，抑制風力發電系統諧波含量，使其保持在一個安全的水平下。
    本文分析了變速恒頻風力發電機的諧波特性，建立了適用于風力發電系統諧波仿真計
算的各元件數學模型，給出了風力發電系統諧波計算方法，編制了相應的仿真計算程序，并針對具體算例進行了諧波計算，根據計算結果提出了采用三種風力發電方式相互組合來抑制諧波的方案，即：在同一風力發電場中，盡量避免采用單一的變速恒頻風力發電機，而且不同類型的風力發電機要合理配置和接線。 （詳細內容請下載附件查看）