并網風力發(fā)電是近十年來國際上 發(fā)展速度最快的可再生能源技術。并網風力發(fā)電機與傳統(tǒng)的并網發(fā)電設備最大的區(qū)別在于,其在電網故障期間并不能維持電網的電壓和頻率,這對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性 非常不利。電網故障是電網的一種非正常運行形式,主要有輸電線路短路或斷路,如三相對地,單相對地以及線間短路或斷路等,它們會引起電網電壓幅值的劇烈變 化。雙饋式變速恒頻風電機組是目前國內外風電機組的主流機型,其發(fā)電設備為雙饋感應發(fā)電機,當出現(xiàn)電網故障時,現(xiàn)有的保護原則是將雙 饋感應發(fā)電機立即從電網中脫網以確保機組的安全。隨著風電機組單機容量的不斷增大和風電場規(guī)模的不斷擴大,風電機組與電網間的相互影響已日趨嚴重。人們越 來越擔心,一旦電網發(fā)生故障迫使大面積風電機組因自身保護而脫網的話,將嚴重影響電力系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。因此,隨著接入電網的雙饋感應發(fā)電機容量的不斷增 加,電網對其要求越來越高,通常情況下要求發(fā)電機組在電網故障出現(xiàn)電壓跌落的情況下不脫網運行(fault ride-through),并在故障切除后能盡快幫助電力系統(tǒng)恢復穩(wěn)定運行,也就是說,要求風電機組具有一定低電壓穿越(low voltage ride through)能力。
為此,國際上已有一些新的電網運行規(guī)則被提出。例如:德國北部的電力公司(e.on netz公司)要求風電場能夠在圖1所示的電壓范圍內(即圖中陰影區(qū))不脫網運行[1][33], 電網電壓跌落到15%以后風電機組不脫網運行時間須持續(xù) 達 300ms,當電網電壓跌落低于曲線后才允許風電機組脫網。這里電壓指的是風電場連接點的電壓。而為英國部分地區(qū)供電的national grid電力公司則要求當高于 200kv的輸電線路發(fā)生故障時,所有并網運行的電站或風電場必須在 140ms內保持不脫網運行[2]。另外蘇格蘭電力公司(scottish hydro-electric公司)對電網故障時電站或風電場不脫網運行也有類似的要求(詳細內容請下載附件)