風電並網運行與維護（簡體書）

《風電并網運行與維護》可作為研究生及從事風電技術和其他可再生能源發電技術研究人員的參考用書。書中主要內容是作者的觀點和研究結果，所得到的結論僅供讀者參考。大型風電場并網運行在我國已經開始邁出快速發展的步伐，風電場并網運行及風電場維護問題已經被風電領域的研究者們所關注。《風電并網運行與維護》嘗試從風電機組建模、風電場建模、風電場并網控制、風電場并網後引起的電能質量、風電并網後系統的電壓穩定性及風電場運行內部相關要求等方面研究和探討風電并網運行所涉及的問題；從風電機組故障診斷和風電場監控與常規維護兩方面對風電機組或風電場非正常運行時的問題進行分析和探討，并根據研究結果，在風電場并網運行與維護方面給出一些建議。《風電并網運行與維護》最後一章簡單探討了風光互補與風水互補發電內容。

《風電并網運行與維護》是電氣信息工程叢書之一。

前言
第1章 緒論
1.1 目前風力發電發展現狀
1.2 風電領域研究熱點與研究現狀
1.2.1 風力發電機組控制與建模
1.2.2 風電場模型
1.2.3 風電并網對系統電能質量的影響
1.2.4 含風電系統穩定性分析
1.2.5 風電場運行內部設計要求與風電場維護
1.2.6 風電與其他可再生能源互補發電
1.3 有關風電和可再生能源發電政策
1.4 我國風電并網規定和并網導則

第2章 風力發電機系統的發展與并網方式
2.1 概述
2.2 風力發電機系統的發展
2.2.1 風力機的發展歷史
2.2.2 風力發電機的發展
2.2.3 并網型風力發電機組的發展
2.3 風電機組并網方式
2.3.1 不同風電機組的并網方式
2.3.2 風電場拓撲結構與并網方式
2.4 小結

第3章 風電機組并網運行控制模型
3.1 概述
3.2 風力機模型
3.2.1 風輪葉片理論
3.2.2 風輪風功率分析
3.2.3 風輪模型
3.2.4 風力機軸系模型
3.3 風電機組中發電機模型及其等效電路
3.3.1 異步發電機模型及其等效電路
3.3.2 雙饋感應發電機模型及其等效電路
3.3.3 同步發電機模型及其等效電路
3.4 風電機組中逆變器模型及其等效電路
3.4.1 部分功率逆變器模型及其等效電路
3.4.2 全功率逆變器模型及其等效電路
3.5 發電機控制模型
3.5.1 雙饋異步發電機控制模型
3.5.2 同步發電機控制模型
3.6 小結

第4章 風電場建模與并網控制
4.1 概述
4.2 風電場建模
4.2.1 風速模型
4.2.2 基于系統辨識的風電場模型
4.2.3 考慮尾流影響後風電場功率疊加模型
4.2.4 注入電流分析的風電場模型
4.2.5 風電場輸出功率預測模型
4.3 風電場并網與控制
4.3.1 交流并網與控制
4.3.2 HVDC并網方式與控制
4.4 小結

第5章 風電并網後引起的電能質量問題
5.1 概述
5.2 電壓偏差與電壓波動
5.2.1 恒速風電機組并網後電壓的變化情況
5.2.2 變速風電機組并網後電壓的變化情況
5.3 閃變問題
5.3.1 系統中閃變產生源
5.3.2 風電并網閃變分析
5.4 諧波問題
5.4.1 系統中諧波產生機理分析
5.4.2 風電并網系統諧波分析
5.5 頻率問題
5.6 小結

第6章 含風電電力系統分析
6.1 概述
6.2 潮流計算
6.3 時域仿真分析方法研究
6.3.1 含有風電的電力系統仿真研究
6.3.2 含風電部分仿真軟件
6.3.3 含風電系統分析與仿真算例
6.4 風電并網後系統穩定性分析
6.4.1 含有風電的系統靜態電壓穩定性分析
6.4.2 含有風電的系統電壓暫態穩定性分析
6.5 小結

第7章 風電場運行內部相關設計要求
7.1 概述
7.2 風電機組故障穿越研究
7.2.1 風電機組故障穿越內涵
7.2.2 風電機組故障穿越方法研究與仿真
7.3 風電場電氣設計
7.3.1 電氣主結線
7.3.2 風電場中的變壓器
7.4 風電機組防雷與接地
7.4.1 雷電放電過程及雷電的危害
7.4.2 風電機組受雷電的影響及其防雷措施
7.5 風電場無功補償
7.5.1 不同無功補償裝置的特點
7.5.2 風電場無功補償問題
7.6 含風電系統的繼電保護和孤島運行問題
7.7 小結

第8章 風電機組故障分析與風電場維護
8.1 概述
8.2 風電機組信息檢測
8.3 風電機組故障機理分析與診斷方法研究
8.3.1 風電機組故障產生機理分析
8.3.2 風力發電機組故障診斷方法
8.4 風電機組各部分故障分析與故障診斷
8.4.1 風電機組故障分析基礎
8.4.2 風電機組齒輪箱故障分析與故障診斷
8.4.3 風電機組變頻器的故障診斷
8.4.4 風電機組發電機的故障診斷
8.5 風電場監控與常規檢修
8.5.1 風力發電機組的監控
8.5.2 風電場子系統以及風力發電遠程監控
8.5.3 監控系統的抗干擾問題
8.5.4 風電機組與風電場檢修
8.6 小結

第9章 風電和其他可再生能源互補發電
9.1 概述
9.2 其他可再生能源發電技術
9.2.1 光伏發電
9.2.2 生物質發電
9.2.3 小水力發電
9.3 風光互補發電技術
9.3.1 風光互補系統構成
9.3.2 風光互補系統中蓄電池控制
9.3.3 風光互補系統的應用前景
9.4 風水互補發電
9.4.1 風水互補發電原理
9.4.2 阿勒泰風水互補系統
9.5 小結
參考文獻

隨著并網風電容量的增加，風力發電對電網電能質量的影響越來越受到人們的關注。風速、風向的隨機性、間歇性和不確定性，使得風電機組所輸出的電功率也是隨著風速而變化的。這種不穩定的、波動的功率注入電網之後，將對電網的電能質量造成很大的影響；另外，目前我國風電場的主流機型雙饋風電機組和直驅永磁風電機組都是采用變速恒頻控制并網方式——采用變流器控制和槳距角控制來調節風電機組的輸出功率，然而大功率開關器件的普遍采用使得輸入電網的電能含有大量的諧波成分，再加上不對稱負載帶來的三相不平衡、功率因數下降和電壓失穩等問題，嚴重影響了電能質量。風電場一般位于電網末端，并多與配電網直接相聯，這就使得風電引起的電能質量問題顯得尤為重要。通過優化風電機組的控制策略以減小風電機組輸出功率的波動和減少風電機組的啟停和切換，可以減小風電機組引起的電壓波動和閃變（輸出功率的波動將比采取控制前降低，機組的閃變系數減小，抗陣風能力加強），通過提高電力電子控制技術可以減少風電機組的諧波輸出（諧波總含量降低、低次諧波幅度減小，使并人電網的電壓波形平滑），從而提高并網風電的質量。
本章主要對不同機型的風電機組并網引起的電壓波動、電壓閃變和產生諧波的原因、特點（即電壓波動、電壓閃變和風速，風力發電機組之間的關系進行分析，闡述風電場接入系統引起的電壓波動與閃變的計算方法，研究風電機組諧波產生機理和諧波分析方法，并探討改善風電機組電能質量的方法。由于風電在電網中所占比例越來越多，風電場輸出功率的變化對電網頻率也會有一定的影響，本章最後對風電并網引起的系統頻率問題進行簡單分析。
針對電力系統電能質量測試與評估而產生的電能質量監測技術是電氣測量技術與儀表技術相結合而產生的。日本、美國、德國及瑞典等國家都設計出了相應的電能質量檢測設備或儀器。主要發展階段為模擬式電氣測量儀表、數字式儀表和嵌入式儀表。風電機組或風電場并網後引起的電能質量問題的檢測技術也是非常重要的，而且是需要研究的重要課題，本章限于篇幅對此只作簡單介紹。