风力发电机组低电压穿越能力浅议
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2020-06-22
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1 引言
风
力发电是 21 世纪重要的绿色能源，也是化石
能源的重要替代能源之一。加快发展风力发电，是世
界许多国家解决能源可持续利用的重要举措。随着
我国政府对开发利用可再生能源的高度重视及 《可
再生能源法》的颁布实施，包括风力发电、生物质能
发电、太阳能光伏发电在内的可再生能源发电在近
几年得到了较快的发展。其中，风力发电作为技术最
成熟、最具规模化开发和商业化发展的新能源发电
方式之一，其发展速度居于各种可再生能源之首，我
国风资源丰富地区的风电场建设也得到了快速发
展。截至 2008 年 12 月 31 日，除台湾省外累计装机
11600 多台，装机容量约 1215.3 万 kW。如此大规模
的风电的接入，在全世界范围内尚属首次，没有任何
的经验可以借鉴，对风电并网研究及风电并网后的
运行都是一个巨大的挑战。
大规模的风力发电无法就地消纳，需要通过输
电网远距离输送到负荷中心。在风电场的风电出力
较高时，大量风电功率的远距离输送往往会造成线
路压降过大，风电场的无功需求及电网线路的无功
损耗增大，电网的无功不足，局部电网的电压稳定性
受到影响、稳定裕度降低。而在风电装机比例较大的
电网中，风电接入除了会产生电压稳定问题外，由于
改变了电网原有的潮流分布、线路传输功率与整个
系统的惯量，使得风电接入后电网的暂态稳定性发
生变化。由于我国风能资源丰富地区距离负荷中心
较远，许多建设或规划中的风电场都位于电网薄弱
地区或者末端，风电机组在系统故障清除后无法重
新建立机端电压，风电机组运行超速失去稳定，就会
引起地区电网暂态电压稳定性的破坏。
电网故障引起电压跌落会带来一系列暂态过
程，如过电压、过电流或转速升高等，严重危害风机
本身及其控制系统的安全运行。一般情况下若电网
出现故障，风力发电机组就实施被动式自我保护立
即解列，并不考虑故障的持续时间和严重程度，这样
能最大限度保障风电机组的安全。但随着风力发电
机容量、风电场规模越来越大，这种自我保护解列则
会增加整个系统的恢复难度，甚至加剧故障，最终导
致系统其他机组全部解列。
针对上述问题，世界各国电力系统对风电场接
入电网时的要求越来越严格，包括低电压穿越能力、
无功控制能力、有功功率控制和频率控制等，其中低
电压穿越被认为是风电机组设计制造控制技术上的
最大挑战，直接关系到风电机组的大规模应用。
2 风电机组低电压穿越能力
2
.1 定义
低电压穿越（LVRT）指在风机并网点电压跌落的
时候风机能够保持并网，甚至向电网提供一定的无
功功率，支持电网恢复电压，直到电网恢复正常，从
而“穿越”这个低电压时间。
不同国家和地区所提出的低电压穿越要求不尽
相同。在德国北部由于风电的比例很高，因此电网运
营商 E.on Netz 对风电场的低电压穿越要求较高。
图 1 中阴影部分表示风电机组不但不能脱离系
统，而且还要向系统提供一定的无功支持，当风电机
组端电压跌落到额定电压的 15%时，要求风电机组
能够维持运行 625ms，端电压在其额定电压的 90%及
以上时要求风电机组能够持续运行。
风力发电机组低电压穿越能力浅议
施跃文
任玉亭 张宇琼
（
国华能源投资有限公司，北京，100007）
摘
要： 风电机组低电压穿越（LVRT）能力的深度对机组造价影响很大，根据实际系统对风电机组进
行合理的 LVRT能力设计十分必要。文章分析了定速异步风机、同步直驱式风机和双馈风机三种重要
机型在电网电压跌落时的暂态特性，并叙述了简要的 LVRT方案。
关键词： 风力发电 电压跌落 低电压穿越 异步电机 双馈电机 同步直驱
中图分类号：TM614 文献标识码：A 文章编号：1674- 8492（2010）04- 049- 02
第
８ 卷 第 ４ 期
ＶＯＬ．８ ＮＯ．４
２
０１０ 年 ８ 月
Ａｕｇ．２０１０
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