风电场接入对电网电能质量影响的研究(4)
（2）对稳定性的影响降
一方面，风力发电通常接入电网的末端，改变了配电网功率单向流动的特点，使潮流流向和分布发生改变，这在原有电网的规划和设计时是没有预先考虑的。因此，随着风电注入功率的增加，风电场附近局部电网的电压和联络线功率将会超出安全范围，严重时会导致电压崩溃[14]。另外，由于采用异步发电机，变速恒频风电系统在向电网注入功率的同时需要从电网吸收大量的无功功率。因此，为了补偿风电场的无功，每台风力发电机都配有功率因数校正装置，目前常用的是分组投切的并联电容器。电容器的无功补偿量的大小与接入点电压的平方成正比，当系统电压水平较低时，并联电容器的无功补偿量迅速下降，导致风电场对电网的无功需求上升，进一步恶化电压水平，严重时会造成电压崩溃。另外，由于异步发电机的功率恢复特性，当电网发生短路故障时，若故障切除不及时，也将容易导致暂态电压失稳。
另一方面，随着风电场规模的不断扩大，风电场在系统中所占的比例不断增加，风电输出的不稳定性对电网的功率冲击效应也不断增大，对系统稳定性的影响就更加显著，严重情况下，将会使系统失去动态稳定性，导致整个系统的瓦解。
（3）并网过程对电网的冲击
文献[15]~[18]都通过相关讨论得出相同结论，异步电机作为发电机运行时，没有独立的励磁装置，并网前发电机本身没有电压，因此并网时必然伴随一个过渡过程，流过5到6倍额定电流的冲击电流，一般经过几百毫秒后转入稳态。异步发电机并网时的冲击电流的大小，与并网时网络电压的大小、发电机的暂态电抗以及并网时的滑差有关。滑差越大则交流暂态衰减时间就越长，并网时冲击电流有效值也就越大。风力发电机组与大电网并联时，合闸瞬间的冲击电流对发电机及电网系统安全运行不会有太大影响。但对小容量的电网而言，风电场并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌， 从而影响接在同一电网上的其他电器设备的正常运行，甚至会影响到整个电网的稳定与安全。
从世界各国风电场运行的经验来看，风力发电场接入电网带来的主要问题，一方面是风速的波动性和随机性引起风电场出力随时间变化而导致的安全隐患，另一方面是对薄弱系统的稳定性与电能质量而产生的问题。而就稳定性和电能质量而言，风电场对系统电压稳定性和质量的影响更为突出。主要原因是，受到风力资源分布的限制，风电场一般分布于沿海和边远地区，其接入的电网大多是地区负荷性质的配电网，网络结构比较单一，地方电源(特别是具有快速调节能力的电源)相对较少，相互之间的电气联系比较薄弱，抗击风电功率扰动的能力较低，风电功率的波动将引起局部电网电压的显著变化。另外异步发电机动态特性和并联电容器的影响，也可能使系统的电压稳定性面临更大的威胁。
在我国，这一问题尤为突出，但却没有引起有关单位和部门的足够重视，因此出现的问题也比较多。例如内蒙赤峰达里风力发电场，装机容量接近20MW，升压至66kV，经 170km的kV线路接入220kV变电站。在大风期间，发电出力增大，机端电压下降幅度超过10%，导致风电机组紧急停机[19]。这样，在大风期间不能正常发电，而且要紧急刹车停机，造成刹车装置的损坏。
1.5 本文主要内容
本文针对风电场的并网对电网电能质量的影响进行了以下工作：
1） 理论分析风电场的接入对电网质量在电压波动与闪变、谐波、电压偏差等方面产生影响的机理，以及影响程度。
2） 系统介绍对电压波动与闪变、谐波等方面的计算方法。并结合某一实际风力发电场进行这些方面的电能质量评估。