風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變

1、風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變孫濤1，王偉勝1，戴慧珠1，楊以涵2（1中國(guó)電力科學(xué)研究院，北京 100085；2華北電力大學(xué)電力工程系，北京 102206）    摘  要：并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組在持續(xù)運(yùn)行和切換操作過(guò)程中都會(huì)產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變，對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的電能質(zhì)量有不良影響。從并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組輸出的功率波動(dòng)出發(fā)，分析了風(fēng)力發(fā)電引起電壓波動(dòng)和閃變的主要原因。介紹了關(guān)于并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量的國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61400-21，給出了風(fēng)電機(jī)組在持續(xù)運(yùn)行與切換操作期間引起的閃變值和相對(duì)電壓變動(dòng)的計(jì)算公式。然后綜述了有關(guān)風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變的計(jì)算方法和影響因素等方面的

2、研究成果，最后展望了未來(lái)的研究方向和研究重點(diǎn)。    關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；電能質(zhì)量；電壓波動(dòng)；閃變1 引言    隨著越來(lái)越多的風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行，風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響引起了廣泛關(guān)注。風(fēng)資源的不確定性和風(fēng)電機(jī)組本身的運(yùn)行特性使風(fēng)電機(jī)組的輸出功率是波動(dòng)的，可能影響電網(wǎng)的電能質(zhì)量，如電壓偏差、電壓波動(dòng)和閃變、諧波等。電壓波動(dòng)和閃變是風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的主要負(fù)面影響之一。電壓波動(dòng)的危害表現(xiàn)在照明燈光閃爍、電視機(jī)畫(huà)面質(zhì)量下降、電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不均勻和影響電子儀器、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制設(shè)備的正常工況等1，2。  &#

3、160; 電壓波動(dòng)為一系列電壓變動(dòng)或工頻電壓包絡(luò)線的周期性變化。閃變是人對(duì)燈光照度波動(dòng)的主觀視感。人對(duì)照度波動(dòng)的最大覺(jué)察頻率范圍為0.0535Hz，其中閃變敏感的頻率范圍約為612Hz1。衡量閃變的指標(biāo)有短時(shí)間閃變值Pst和長(zhǎng)時(shí)間閃變值Plt。短時(shí)間閃變值是衡量短時(shí)間（若干分鐘）內(nèi)閃變強(qiáng)弱的一個(gè)統(tǒng)計(jì)量值。短時(shí)間閃變值的計(jì)算不僅要考慮電壓波動(dòng)造成的白熾燈照度變化，還要考慮到人的眼和腦對(duì)白熾燈照度波動(dòng)的視感。長(zhǎng)時(shí)間閃變值由短時(shí)間閃變值推出，反映長(zhǎng)時(shí)間（若干小時(shí)）閃變強(qiáng)弱的量值。    本文從并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組輸出的功率波動(dòng)著手，分析了風(fēng)力發(fā)電引起電壓波動(dòng)和閃變的主要原因，并

4、介紹了關(guān)于并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量的國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61400-213，總結(jié)了風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變的計(jì)算方法和影響因素，最后對(duì)未來(lái)的研究方向和研究重點(diǎn)進(jìn)行了展望。2 機(jī)理分析    風(fēng)力發(fā)電引起電壓波動(dòng)和閃變的根本原因是并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組輸出功率的波動(dòng)，下面將分析并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組輸出功率波動(dòng)引起電壓波動(dòng)和閃變的機(jī)理4。    圖1為風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)示意圖，其中為風(fēng)電機(jī)組出口電壓相量，為電網(wǎng)電壓相量，R1、X1分別為線路電阻和電抗，分別為線路上流動(dòng)的有功電流和無(wú)功電流相量。一般而言，有功電流要遠(yuǎn)大于無(wú)功電流。  

5、  由圖1(b)可見(jiàn)，是造成電壓降落的主要原因，垂直，造成的電壓降落可以忽略不計(jì)。由圖1(c)可見(jiàn)，是造成電壓降落的主要原因，垂直，造成的電壓降落可以忽略不計(jì)。所以有功電流和無(wú)功電流都會(huì)造成明顯的電壓降落，分別為和。當(dāng)并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率波動(dòng)時(shí)，有功電流和無(wú)功電流隨之變化，從而引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)和閃變。    影響風(fēng)電機(jī)組輸出功率的因素很多，其中風(fēng)速的自然變化是主要因素。風(fēng)電機(jī)組的機(jī)械功率可以表示為式中 P為功率；為空氣密度；A為葉片掃風(fēng)面積；v為風(fēng)速；CP為功率系數(shù)，表示風(fēng)電機(jī)組利用風(fēng)能的效率，它是葉尖速比和槳距角的函數(shù)，葉尖速比定義為式中&

6、#160;為葉輪轉(zhuǎn)速，R為葉輪半徑。    由式(1)可見(jiàn)，空氣密度、葉輪轉(zhuǎn)速、槳距角和風(fēng)速v的變化都將對(duì)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率產(chǎn)生影響。風(fēng)速v的變化是由自然條件決定的，隨機(jī)性比較強(qiáng)，且功率與風(fēng)速的三次方近似呈正比，因此當(dāng)風(fēng)速快速變化時(shí)，并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率將隨之快速變化。葉輪轉(zhuǎn)速和槳距角的變化由風(fēng)電機(jī)組類型和控制系統(tǒng)決定，先進(jìn)的控制系統(tǒng)能夠減小風(fēng)電機(jī)組輸出功率的波動(dòng)。    此外，在并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中，由于受塔影效應(yīng)、偏航誤差和風(fēng)剪切等因素的影響，風(fēng)電機(jī)組在葉輪旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩不穩(wěn)定，而轉(zhuǎn)矩波動(dòng)也將造成風(fēng)電機(jī)組輸出功

7、率的波動(dòng)，并且這些波動(dòng)隨湍流強(qiáng)度的增加而增加。常見(jiàn)的轉(zhuǎn)矩和輸出功率的波動(dòng)頻率與葉片經(jīng)過(guò)塔筒的頻率相同。對(duì)于三葉片風(fēng)電機(jī)組而言，波動(dòng)頻度為3P（P為葉輪旋轉(zhuǎn)頻率）時(shí)，最大波動(dòng)幅度約為轉(zhuǎn)矩平均值的20% 5。    塔影效應(yīng)是指風(fēng)電機(jī)組塔筒對(duì)空氣流動(dòng)的阻礙作用，當(dāng)葉片經(jīng)過(guò)塔筒時(shí)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩減小。遠(yuǎn)離塔筒時(shí)風(fēng)速是恒定的，接近塔筒時(shí)風(fēng)速開(kāi)始增加，而更接近時(shí)風(fēng)速開(kāi)始下降。塔影效應(yīng)對(duì)下風(fēng)向類型風(fēng)電機(jī)組的影響最嚴(yán)重。塔影效應(yīng)可以用頻率為3P倍數(shù)的傅立葉級(jí)數(shù)表示6。由于葉片掃風(fēng)面積內(nèi)垂直風(fēng)速梯度的存在，風(fēng)剪切同樣會(huì)引起轉(zhuǎn)矩波動(dòng)。風(fēng)剪切可用以風(fēng)電機(jī)組輪轂為極點(diǎn)的極坐標(biāo)下的二項(xiàng)式級(jí)數(shù)

8、表示6-8。從風(fēng)輪的角度看，風(fēng)廓線是一個(gè)周期性變化的方程，變化頻率為3P的倍數(shù)。    除了塔影效應(yīng)和風(fēng)剪切引起的輸出功率波動(dòng)外，在風(fēng)電機(jī)組輸出功率中還可檢測(cè)到頻率為p的波動(dòng)分量，其出現(xiàn)的主要原因可能是葉片結(jié)構(gòu)或重力不完全對(duì)稱。此外，頻率為塔筒諧振頻率的波動(dòng)分量也比較明顯，它可能是由于輪轂的橫向擺動(dòng)引起的。    并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組不僅在持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變，而且在啟動(dòng)、停止和發(fā)電機(jī)切換過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變。典型的切換操作包括風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)、停止和發(fā)電機(jī)切換，其中發(fā)電機(jī)切換僅適用于多臺(tái)發(fā)電機(jī)或多繞組發(fā)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組。這些切

9、換操作引起功率波動(dòng)，并進(jìn)一步引起風(fēng)電機(jī)組端點(diǎn)及其他相鄰節(jié)點(diǎn)的電壓波動(dòng)和閃變。3  國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61400-213.1  風(fēng)電機(jī)組輸出電壓    國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61400-21是關(guān)于并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量測(cè)量與評(píng)估的標(biāo)準(zhǔn)，旨在為并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量測(cè)量與評(píng)估提供一個(gè)統(tǒng)一的方法，以確保其一致性和正確性。IEC 61400-21提供的測(cè)量過(guò)程適用于任何與電網(wǎng)三相連接的風(fēng)電機(jī)組，且風(fēng)電機(jī)組的額定容量可以是任意的。    IEC 61400-21的主要內(nèi)容包括：描述并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量特征參數(shù)的定義或說(shuō)明；電能質(zhì)

10、量特征參數(shù)的測(cè)量過(guò)程；這些電能質(zhì)量特征參數(shù)是否滿足電網(wǎng)要求的評(píng)估方法。IEC 61400-21定義的并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量特征參數(shù)包括風(fēng)電機(jī)組額定參數(shù)、最大允許功率、最大測(cè)量功率、無(wú)功功率、電壓波動(dòng)和諧波等，其中電壓波動(dòng)測(cè)量和評(píng)估是IEC 61400-21的重點(diǎn)。    考慮到電網(wǎng)中其他波動(dòng)負(fù)荷可能在風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)引起明顯的電壓波動(dòng)，且風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)依賴于電網(wǎng)特性。因此，為了在風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)獲得不受電網(wǎng)條件影響的測(cè)試結(jié)果，IEC 61400-21采用了一個(gè)無(wú)其他電壓波源的虛擬電網(wǎng)來(lái)模擬風(fēng)電機(jī)組輸出的電壓，虛擬電網(wǎng)的單相電路如圖2所示。 &#

11、160;  圖2中的虛擬電網(wǎng)由一個(gè)理想的相對(duì)地電壓源u0(t)、線路電阻Rfic和電感Lfic組成，u0(t)的幅值等于電網(wǎng)相電壓的標(biāo)稱值，相角等于風(fēng)電機(jī)組輸出電壓基波分量的相角，線路阻抗角等于電網(wǎng)阻抗角，im(t)為風(fēng)電機(jī)組輸出電流的測(cè)量值，ufic(t)為計(jì)算出的風(fēng)電機(jī)組的瞬時(shí)電壓。ufic(t)可以表示為3.2  持續(xù)運(yùn)行過(guò)程    評(píng)估持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中的電壓波動(dòng)時(shí)必須涵蓋不同的電網(wǎng)阻抗角k和風(fēng)速分布情況，其中風(fēng)速分布按不同年平均風(fēng)速va的瑞利分布9來(lái)考慮。以不同情況下的電壓、電流測(cè)量數(shù)據(jù)作為虛擬電網(wǎng)的輸入量，計(jì)算出風(fēng)電機(jī)組的輸出電壓ufi

12、c(t)。根據(jù)國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-1510提供的閃變值算法，由ufic(t)計(jì)算短時(shí)間閃變值Pst,fic。然后，由下式計(jì)算閃變系數(shù)c(k)組的額定視在功率。    根據(jù)服從瑞利分布的風(fēng)速和計(jì)算得出的閃變系數(shù)，得到閃變系數(shù)的累積概率分布函數(shù)為測(cè)量的最終結(jié)果。    為了評(píng)估一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)，可以根據(jù)下式計(jì)算短時(shí)間閃變值Pst和長(zhǎng)時(shí)間閃變值Plt 式中 ci(k,va)為單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的閃變系數(shù)；Sn,i為單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的額定視在功率；Nwt為連接到公共連接點(diǎn)的風(fēng)電機(jī)組的數(shù)目。3.3  切換操作

13、過(guò)程    評(píng)估切換操作過(guò)程中的電壓波動(dòng)必須涵蓋不同的電網(wǎng)阻抗角k情況，以及下面3種切換操作過(guò)程：    （1）風(fēng)電機(jī)組在切入風(fēng)速下啟動(dòng)；    （2）風(fēng)電機(jī)組在額定風(fēng)速下啟動(dòng)；    （3）發(fā)電機(jī)在最差條件下切換（只適用于多臺(tái)發(fā)電機(jī)或多繞組發(fā)電機(jī)的風(fēng)電機(jī)組），最差條件是指閃變階躍系數(shù)kf(k)最高和電壓變化系數(shù)ku(k)最高的情況。    由虛擬電網(wǎng)仿真所得的風(fēng)電機(jī)組輸出電壓ufic(t)計(jì)算出短時(shí)間閃變值Pst,fic之后，可根據(jù)下式分別求得

14、閃變階躍系數(shù)kf(k)和電壓變化系數(shù)ku(k)式中 TP為測(cè)量持續(xù)時(shí)間；Ufic,max和Ufic,min分別為切換操作過(guò)程中ufic(t)有效值的最大值與最小值；Un為額定線電壓。    對(duì)計(jì)算所得的kf(k)和ku(k)分別取平均值，即為測(cè)量過(guò)程的最終結(jié)果。    為了評(píng)估單臺(tái)風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)，可以根據(jù)下式計(jì)算短時(shí)間閃變值Pst和長(zhǎng)時(shí)間閃變值Plt 式中 N10為10min內(nèi)切換操作次數(shù)最大值；N120為2h內(nèi)切換操作次數(shù)最大值。    如果多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組連在公共連接點(diǎn)，則可按

15、下式估計(jì)它們?cè)谇袚Q操作中引起的閃變    對(duì)于多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組連在公共連接點(diǎn)的情況，由于兩臺(tái)風(fēng)電機(jī)組不可能在同一時(shí)間完成切換操作，因此沒(méi)有必要考慮多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組引起的相對(duì)電壓變動(dòng)問(wèn)題。短時(shí)間、長(zhǎng)時(shí)間閃變值和相對(duì)電壓變化值不能超過(guò)電網(wǎng)允許的最大限值。國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-3-711提供了估算中高壓電網(wǎng)所允許的閃變和電壓變化最大限值的方法。4  研究成果4.1  特征參數(shù)和計(jì)算方法    從20世紀(jì)80年代起，世界上相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)的學(xué)者們就開(kāi)始研究風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變問(wèn)題，在實(shí)地測(cè)量、實(shí)驗(yàn)和建模仿真等研究領(lǐng)域取

16、得了許多研究成果。    在國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61400-21出版以前，世界上沒(méi)有一套公認(rèn)的描述并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量的特征參數(shù)及其相應(yīng)的計(jì)算方法。因此，許多研究工作圍繞此點(diǎn)展開(kāi)，如丹麥Risø國(guó)家實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的電壓波動(dòng)和閃變的計(jì)算方法研究12等。國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61400-21提供了一套完整的描述并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組電能質(zhì)量的特征參數(shù)及其相應(yīng)的計(jì)算方法，填補(bǔ)了這個(gè)空白。    IEC 61400-21采用國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-15提供的閃變值仿真算法計(jì)算短時(shí)間閃變值，其原理框圖如圖3所示。  &

17、#160; 圖3中，IEC閃變儀將輸入的被測(cè)電壓u(t)適配成適合儀器的電壓數(shù)值，并產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的調(diào)制波電壓供儀器自檢用；經(jīng)過(guò)燈-眼-腦環(huán)節(jié)的模擬；再對(duì)模擬環(huán)節(jié)輸出的瞬時(shí)閃變視感度S(t)恒速采樣，得出累積概率函數(shù)，最后計(jì)算出短時(shí)間閃變值Pst。    國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-15提供的閃變儀算法是時(shí)域算法，它有測(cè)量數(shù)據(jù)多、測(cè)量過(guò)程長(zhǎng)和計(jì)算速度慢等缺點(diǎn)，因此文獻(xiàn)13、14提出了閃變儀的頻域算法。頻域算法的優(yōu)點(diǎn)十分明顯，如測(cè)量時(shí)間短、計(jì)算速度快和可以區(qū)分不同頻率對(duì)閃變的影響等。文獻(xiàn)14還在頻域內(nèi)利用諧波分量法計(jì)算了風(fēng)力發(fā)電引起的閃變?cè)陔娋W(wǎng)中的傳播，將閃變的計(jì)

18、算位置從風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)擴(kuò)展到整個(gè)電網(wǎng)。4.2  影響因素    影響風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變的因素很多，如風(fēng)況（平均風(fēng)速和湍流強(qiáng)度等）、風(fēng)電機(jī)組類型、控制系統(tǒng)（槳距和速度控制等）和電網(wǎng)狀況（風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)的短路容量、電網(wǎng)線路X/R 比和公共連接點(diǎn)所連接的負(fù)荷特性）等。    風(fēng)況對(duì)并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和閃變影響很大，尤其是平均風(fēng)速和湍流強(qiáng)度。隨著風(fēng)速的增大，風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變也不斷增大。當(dāng)風(fēng)速達(dá)到額定風(fēng)速并持續(xù)增大時(shí)，恒速風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變繼續(xù)增大，而變速風(fēng)電機(jī)組因?yàn)槟軌蚱交敵龉β实牟?/p>

19、動(dòng)，產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變卻開(kāi)始減小15。湍流強(qiáng)度對(duì)電壓波動(dòng)和閃變的影響較大，兩者幾乎成正比例增長(zhǎng)關(guān)系16,17。    并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組類型和控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組的電能質(zhì)量影響很大。例如，恒速風(fēng)電機(jī)組對(duì)p和3p 頻率比較敏感，會(huì)產(chǎn)生較大的電壓波動(dòng)和閃變；但變速風(fēng)電機(jī)組卻可以減輕3p頻率的影響15，變速風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變水平遠(yuǎn)低于恒速風(fēng)電機(jī)組，幾乎是恒速風(fēng)電機(jī)組的1/416。    并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)短路比和電網(wǎng)線路X/R 比是影響風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和閃變的重要因素。風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)短路比越大，風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和

20、閃變?cè)叫?3,16,18,19。合適的X/R比可以使有功功率引起的電壓波動(dòng)被無(wú)功功率引起的電壓波動(dòng)補(bǔ)償?shù)?，從而使整個(gè)平均閃變值有所減輕。研究表明13,16，當(dāng)線路X/R比很小時(shí)，并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和閃變很大。當(dāng)線路X/R比對(duì)應(yīng)的線路阻抗角為60°70°時(shí)，并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和閃變最小。    并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組在啟動(dòng)、停止和發(fā)電機(jī)切換過(guò)程中也產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變。文獻(xiàn)20分別計(jì)算了恒速定槳距和恒速變槳距風(fēng)電機(jī)組在切換操作過(guò)程中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變，并與持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變作了比較。由于啟動(dòng)時(shí)無(wú)法控制葉輪轉(zhuǎn)矩，而持續(xù)運(yùn)行過(guò)程

21、中的功率波動(dòng)較小，所以恒速定槳距風(fēng)電機(jī)組在切換操作過(guò)程中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變要比持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變大。對(duì)于恒速變槳距風(fēng)電機(jī)組，結(jié)論是相反的。在塔影、風(fēng)剪切和有限的槳距調(diào)節(jié)范圍的聯(lián)合作用下，恒速變槳距風(fēng)電機(jī)組持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中的功率波動(dòng)幅值非常大，從而產(chǎn)生較大的電壓波動(dòng)和閃變；而恒速變槳距風(fēng)電機(jī)組可以控制葉輪轉(zhuǎn)矩，啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)和閃變比較小。5  發(fā)展展望    風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變的研究已經(jīng)進(jìn)行了很長(zhǎng)時(shí)間，也取得了豐碩的成果。有些學(xué)者還采用靜止無(wú)功補(bǔ)償器21和感性儲(chǔ)能裝置22來(lái)減小并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的功率波動(dòng)，從而減小電壓波動(dòng)和閃

22、變。但由于風(fēng)資源的不確定性、風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量不斷增加，風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變還有待于進(jìn)一步研究。主要研究方向和研究重點(diǎn)有：    （1）國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61400-21采用了一個(gè)無(wú)其他電壓波動(dòng)源的虛擬電網(wǎng)來(lái)模擬風(fēng)電機(jī)組輸出的電壓，根據(jù)此模擬電壓采用國(guó)際電工標(biāo)準(zhǔn)IEC 61000-4-15提供的閃變值仿真算法計(jì)算短時(shí)間閃變值。這種閃變計(jì)算方法比較煩瑣，能否找到更簡(jiǎn)便且計(jì)算精度和速度滿足要求的電壓波動(dòng)和閃變的計(jì)算方法還是有待解決的問(wèn)題；計(jì)算范圍應(yīng)從風(fēng)電機(jī)組公共連接點(diǎn)擴(kuò)展到整個(gè)電網(wǎng)，從而可以更方便地評(píng)估風(fēng)力發(fā)電引起的電能質(zhì)量。   

23、; （2）影響風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變的因素很多，如風(fēng)況、風(fēng)電機(jī)組類型、控制系統(tǒng)和電網(wǎng)狀況等。應(yīng)該明確各種因素對(duì)電壓波動(dòng)和閃變的影響，盡可能量化這些影響，也應(yīng)確定各種影響因素之間的相互關(guān)系和它們聯(lián)合作用下的效果。    （3）由于風(fēng)電機(jī)組單機(jī)容量越來(lái)越大，風(fēng)速波動(dòng)較大時(shí)風(fēng)電機(jī)組輸出功率會(huì)產(chǎn)生較大的波動(dòng)。對(duì)于目前已成為世界主流機(jī)型的變速恒頻風(fēng)電機(jī)組而言，應(yīng)綜合應(yīng)用變流器控制和槳距角控制來(lái)調(diào)節(jié)風(fēng)電機(jī)組的輸出功率。如何確定變流器控制和槳距角控制的控制策略以使風(fēng)電機(jī)組的輸出功率最優(yōu)，同時(shí)減小風(fēng)電機(jī)組輸出功率的波動(dòng)，從而減小風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)和閃變，是迫切需要解決的

24、問(wèn)題。    （4）研究風(fēng)力發(fā)電引起的電壓波動(dòng)和閃變的最終目的是減弱其對(duì)電網(wǎng)的影響，提高風(fēng)電場(chǎng)所在電網(wǎng)的電能質(zhì)量。一些輔助設(shè)備（如靜止無(wú)功補(bǔ)償器和儲(chǔ)能元件等）在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用可有效減小電壓波動(dòng)和閃變，從而改善電能質(zhì)量。目前輔助設(shè)備在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用才剛剛起步，還有待于進(jìn)一步深入研究。 參考文獻(xiàn)1  孫樹(shù)勤電壓波動(dòng)與閃變M北京：中國(guó)電力出版社，19982  林海雪（Lin Haixue）現(xiàn)代電能質(zhì)量的基本問(wèn)題（Main problems of modern power quality）J電網(wǎng)技術(shù)（Power System T

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