根据国家标准,对电能质量的要求有五个方面:电网高次谐波、电压闪变与电压波动、三相电压及电流不平衡、电压偏差、频率偏差。风电机组对电网产生影响的主要有高次谐波和电压闪变与电压波动。
电压闪变
风力发电机组大多采用软并网方式,但是在启动时仍然会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时,风机会从额定出力状态自动退出运行。如果整个风电场所有风机几乎同时动作,这种冲击对配电网的影响十分明显。容易造成电压闪变与电压波动。
谐波污染
风电给系统带来谐波的途径主要有两种。一种是风机本身配备的电力电子装置可能带来谐波问题。对于直接和电网相连的恒速风机,软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连,因此会产生一定的谐波,不过过程很短。对于变速风机是通过整流和逆变装置接入系统,如果电力电于装置的切换频率恰好在产生谐波的范围内,则会产生很严重的谐波问题,不过随着电力电子器件的不断改进,这个问题也在逐步得到解决。另一种是风机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振,在实际运行中,曾经观测到在风电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。当然与闪变问题相比,风电并网带来的谐波问题不是很严重。
电网稳定性
在风电的领域,经常遇到的一个的难题是:薄弱的电网短路容量、电网电压的波动和风力发电机的频繁掉线。尤其是越来越多的大型风电机组并网后,对电网的影响更大。在过去的20年间,风电场的主要特点是采用感应发电机,装机规模较小,与配电网直接相连,对系统的影响主要表现为电能质量。随着电力电子技术的发展,大量新型大容量风力发电机组开始投入运行,风电场装机达到可以和常规机组相比的规模,直接接入输电网,与风电场并网有关的电压、无功控制、有功调度、静态稳定和动态稳定等问题越来越突出。这需要对电力系统的稳定性进行计算、评估。要根据电网结构,负荷情况,决定最大的发电量和系统在发生故障时的稳定性。国内外对电网稳定性都非常重视,开展了不少关于风电并网运行与控制技术方面的研究。