风力发电系统谐波仿真计算

    摘   要：变速恒频风力发电机采用了换流装置，运行时将产生较大的谐波电流，由于谐波会对电网和风电系统产生一系列不利影响或危害，因此，对风电系统的谐波状况进行分析和计算是十分必要的。本文建立了风力发电系统谐波仿真计算的数学模型，并针对具体算例进行了谐波仿真计算，根据计算结果提出了采用三种风力发电机相互组合抑制谐波的方案。
关键词：风力发电，电力系统，谐波、模型
0 引言
   能源和环境是当今人类生存和发展所要解决的紧迫问题。作为取之不竭的、洁净的可再生的能源，很多新能源的应用越来越受到许多国家的关注，而风力发电是新能源中开发最早，应用较广，技术最成熟的一种新能源。随着风力发电技术的成熟，使制造成本不断下降，发电成本也逐年下降，加上各国政府的政策扶植，风力发电从可再生清洁能源中脱颖而出，成为最具工业开发价值的一种新能源。
    由于风力发电有着其自身的结构和特点，所以在大量接入电力系统前需要对其各方面的特性进行研究，包括风力发电的功率特性对电力系统的电压和频率的影响、风力发电对电力系统经济运行的影响、风力发电对电力系统运行稳定性的影响等。其中，在风力发电机中，大量采用了具有变频功能的所谓变速恒频风力发电机，这种风力发电机采用了交—直—交电力变频装置，运行时将产生大量谐波电流，这些谐波电流注入电力系统后，会引起电网电压畸变，不但降低了电能质量，还会造成继电保护、自动装置误动，影响到电力系统安全运行。另一方面，过大的谐波分量也会给风力发电系统本身造成不利影响，如使风力发电机过分发热从而引起寿命降低、使风力发电的控制装置失灵等。所以，当风力发电系统中具有较多的变速恒频风力发电机时，必须采取必要的措施，抑制风力发电系统谐波含量，使其保持在一个安全的水平下。
    本文分析了变速恒频风力发电机的谐波特性，建立了适用于风力发电系统谐波仿真计
算的各元件数学模型，给出了风力发电系统谐波计算方法，编制了相应的仿真计算程序，并针对具体算例进行了谐波计算，根据计算结果提出了采用三种风力发电方式相互组合来抑制谐波的方案，即：在同一风力发电场中，尽量避免采用单一的变速恒频风力发电机，而且不同类型的风力发电机要合理配置和接线。 （详细内容请下载附件查看）