1　绪论

第1部分　理论背景和技术规范

2　风力发电发展史与现状

2.1 引言

2.2　历史背景

2.2.1　机械动力生产

2.2.2　电力生产

2.3　世界风力发电现状

2.3.1　并网风力发电概述

2.3.2　欧洲

2.3.3　北美洲

2.3.4　南美洲和中美洲

2.3.5　亚太地区

2.3.6　中东地区和非洲

2.3.7　独立发电系统概述

2.3.8　风力发电经济

2.3.9　环境问题

2.4　风力机技术现状

2.5　结论

致谢

参考文献

3　风力发电系统：概述

3.1 引言

3.2　电力系统历史

3.3　风力发电与电力系统现状

3.4　风力发电并网问题

3.5　电气工程基础

3.6　风力发电特性

3.6.1　风

3.6.2　物理特性

3.6.3　风力发电

3.7　风力发电并网的基本问题

3.7.1　用户的要求

3.7.2　风电场运营商的要求

3.7.3　并网问题

3.8　结论

附录：用来说明风力发电并网系统的等效机械系统

1．引言

2．有功平衡

3．无功平衡

参考文献

4　风力机中的发电机和电力电子设备

4.1 引言

4.2　技术发展动态

4.2.1　风力机技术概述

4.2.2　功率控制原理概述

4.2.3　发电机发展动态

4.2.4 电力电子设备发展动态

4.2.5　市场占有率发展动态

4.3　发电机类型发展动态

4.3.1　感应发电机

4.3.2　同步发电机

4.3.3　其他类型发电机

4.4　电力电子设备类型

4.4.1　软启动器

4.4.2 电容器组

4.4.3　整流器和逆变器

4.4.4　变频器

4.5　风电场的电力电子设备解决方案

4.6　结论

参考文献

5　风力机的电能质量标准

5.1 引言

5.2　风力机的电能质量特性

5.2.1　额定参数

5.2.2　最大允许功率

5.2.3　最大测量功率

5.2.4　无功功率

5.2.5　闪变系数

5.2.6　风力机投切操作最大次数

5.2.7　闪变阶跃因子

5.2.8　电压变动系数

5.2.9　谐波电流

5.2.10　不同风力机类型的电能质量特性总结

5.3　电压质量影响

5.3.1　一般情况

5.3.2　研究案例

5.3.3　缓慢电压波动

5.3.4　闪变

5.3.5　电压跌落

5.3.6　谐波电压

5.4　讨论

5.5　结论

参考文献

6　电能质量测量

6.1 引言

6.2　电能质量测量要求

6.2.1　标准

6.2.2　技术要求

6.2.3　未来形势

6.3　风力机和风电场的电能质量特性

6.3.1　峰值功率

6.3.2　无功功率

6.3.3　谐波

6.3.4　闪变

6.3.5　投切操作

6.4　并网评估

6.5　结论

参考文献

7　风电场并网技术规范

7.1 引言

7.2　技术规范概述

7.2.1 110kV以下的电网规范

7.2.2　110kV以上的电网规范

7.2.3　组合规范

7.3　并网规范的技术比较

7.3.1　有功功率控制

7.3.2　频率控制

7.3.3　电压控制

7.3.4　分接开关

7.3.5　风电场保护

7.3.6　建模信息和验证

7.3.7　通信和外部控制

7.3.8　并网规范的讨论

7.4　新并网规范的技术解决方案

7.4.1　绝对功率约束

7.4.2　平衡控制

7.4.3　功率比限制控制方法

7.4.4　△控制

7.5　并网实践

7.6　结论

参考文献

8 电力系统对风力发电的要求

8.1 引言

8.2　电力系统运行

8.2.1　系统可靠性

8.2.2　频率控制

8.2.3　电压管理

8.3　风力发电量和电力系统

8.3.1　风力发电模式

8.3.2　发电量变化和平滑效应

8.3.3　风力发电量的可预测性

8.4 风力发电对电力系统的影响

8.4.1　对备用的短期影响

8.4.2　其他短期影响

8.4.3　对容量充裕性的长期影响

8.4.4　未来电力系统中的风力发电

8.5　结论

参考文献

9　风力发电的价值

9.1 引言

9.2　发电厂的价值

9.2.1　运行成本价值

9.2.2　容量信用

9.2.3　控制价值

9.2.4　损耗降低价值

9.2.5 电网投资价值

9.3　风力发电的价值

9.3.1　风力发电的运行成本价值

9.3.2　风力发电的容量信用

9.3.3　风力发电的控制价值

9.3.4　风力发电的损耗降低价值

9.3.5　风力发电的电网投资价值

9.4　风力发电的市场价值

9.4.1　风力发电的市场运行成本价值

9.4.2　风力发电的市场容量信用

9.4.3　风力发电的市场控制价值

9.4.4　风力发电的市场损耗降低价值

9.4.5 风力发电的市场电网投资价值

9.5　结论

参考文献

第2部分　并网经验

10　丹麦风力发电系统

10.1 引言

10.2　运行问题

10.2.1　北欧电力市场模式

10.2.2　市场分类

10.2.3　技术规则与市场的相互作用

10.2.4　Eltra实现供需平衡的方法

10.2.5　通过北欧电力交易所进行平衡：第一步

10.2.6　预测的准确性

10.2.7　电网控制器和热备用

10.2.8　实时市场的平衡价格

10.2.9　市场价格随高风力发电量波动

10.2.10　其他运行问题

10.3　系统分析和建模问题

10.3.1 风力发电的前景

10.3.2　风的特性

10.3.3　风力发电预测模型

10.3.4 电网连接

10.3.5　接入大量风力发电的电力系统建模

10.3.6　风力发电和系统分析

10.3.7 遵照《京都议定书》减排CO2的案例研究

10.4　结论和经验

参考文献

11　德国风力发电现状及维持供电质量所面临的挑战

11.1 引言

11.2　德国风力发电现状

11.3 E.ON Netz系统的风力发电现状

11.4 电力系统控制要求

11.5　电网规划和联网要求

11.6 风力机及其动态性能要求

11.7　研究目标和约束

11.8　仿真结果

11.8.1 电压质量

11.8.2　频率稳定性

11.9　风力机的附加动态要求

11.10　结论

参考文献

12　风力发电对美国加利福尼亚州及中西部弱电网的影响

12.1 引言

12.2　早期弱电网：背景

12.2.1 蒂哈查皮的66kV输电线

12.2.2　无功功率

12.2.3　柔性交流输电系统设备

12.2.4 蒂哈查皮66kV电网中风力发电的发展

12.2.5　可靠的发电

12.2.6　提高利用率：固化间歇性风力发电

12.3 电压调节：风力发电占主导的电网中的无功支撑

12.3.1 自励感应电机的电压控制

12.3.2　控制无功以调节电压

12.3.3　风电场典型的PQ运行特性

12.3.4　无功支撑引起的局部电压变化

12.3.5　风电场中无功补偿地点

12.3.6 自校正的故障情况：无功不足

12.3.7　有效利用闲置风力机的容量，提供低压无功

12.3.8　谐波和谐振

12.3.9　孤岛运行、自校正和无功控制的响应速度

12.3.10 自校正的故障情况：无功不足

12.3.11 高速电网事件：在电网事件过程中，风力机保持与电网连接

12.3.12　先进的无功支撑技术在弱电网中的应用

12.3.13　对带有感应电机的弱电网进行潮流分析

12.4　蒂哈查皮的私有输电线

12.5　结论

参考文献

13　瑞典哥得兰岛风力发电系统

13.1 引言

13.1.1　历史沿革

13.1.2　当地电力系统概述

13.1.3　与大陆的电能交换

13.1.4　哥得兰岛南部的风力发电情况

13.2　基于电压源变流器的高压直流输电方案

13.2.1　技术选取

13.2.2　概述

13.2.3　可控性

13.2.4　无功支撑与控制

13.2.5　电压控制

13.2.6　保护系统

13.2.7　损耗

13.2.8　实际安装经验

13.2.9　特佳伯格工程

13.3 电网问题

13.3.1　闪变

13.3.2　暂态现象

13.3.3　带有电压控制设备的稳定性问题

13.3.4　验证

13.3.5　潮流

13.3.6　技术职责

13.3.7　展望

13.4　结论

建议阅读

参考文献

14　风力发电独立系统

14.1 引言

14.2　独立电力系统中的风能利用

14.2.1　系统原理和结构

14.2.2　风—柴发电站的基本考虑和约束

14.3　系统分类

14.4　系统及其经验

14.4.1　系统简介

14.4.2　混合电力系统经验

14.5　风力发电对电能质量的影响

14.5.1　配电网电压水平

14.5.2　系统稳定性和电能质量

14.5.3　功率和电压波动

14.5.4 电力系统运行

14.6　系统建模要求

14.6.1　要求和应用

14.6.2　独立系统的数字模型

14.7　应用问题

14.7.1　能源和经济成本

14.7.2　独立社区中的用户需求

14.7.3　标准、指南和项目开发方法

14.8　结论和建议

参考文献

15 印度弱电网中的风电场

15.1 引言

15.2 电网特点

15.2.1　传输容量

15.2.2　稳态电压与停电事故

15.2.3　频率

15.2.4　谐波及间谐波畸变

15.2.5　无功消耗

15.2.6　电压不平衡

15.3　风力机特性

15.4　风力机对电网的影响

15.4.1　稳态电压

15.4.2　无功消耗

15.4.3　谐波与间谐波的产生

15.5　电网对风力机的影响

15.5.1　发电性能

15.5.2　安全

15.5.3　结构寿命

15.5.4　对电气设备的影响

15.5.5　无功补偿

15.6　结论

参考文献

16 电能质量与风力发电的实际运行经验

16.1 引言

16.2 电压波动

16.3 闪变

16.3.1　连续运行

16.3.2　投切操作

16.4　谐波

16.5　瞬变

16.6　频率

16.7　总结

参考文献

17　德国和丹麦系统的风力发电预测技术

17.1 引言

17.2　风力发电预测工具的开发和使用现状

17.3　风力发电预测工具综述

17.3.1　Prediktor系统

17.3.2　风力发电预测工具

17.3.3　Zephyr

17.3.4　Previento

17.3.5　eWind

17.3.6　SIPREOLICO

17.3.7　高级风力发电预测工具

17.3.8 HONEYMOON工程

17.4　结论和展望

17.4.1　结论

17.4.2　展望

参考文献

18 电力系统中风力发电的经济性分析

18.1 引言

18.2 电网连接和升级成本

18.2.1　浅度连接成本

18.2.2　深度连接成本

18.2.3　折中连接成本

18.2.4 电网的技术限制

18.2.5　小结

18.3　解除管制的电力市场中系统的运行成本

18.3.1　一次调频问题

18.3.2　系统的运行成本问题

18.3.3　二次调频问题

18.3.4 电力市场的特性

18.4　例子：北欧电力交易所

18.4.1 北欧电力交易所电力交易

18.4.2 日前交易市场的价格

18.4.3 风力发电和电力交易

18.4.4　风力发电和平衡市场

18.5　结论

参考文献

第3部分　未来概念

19　风力发电与电压控制

19.1 引言

19.2　电压控制

19.2.1　电压控制的必要性

19.2.2　有功功率与无功功率

19.2.3　风力发电对电压控制的影响

19.3　风力机的电压控制能力

19.3.1　现有的风力机类型

19.3.2　风力机的电压控制能力

19.3.3　影响电压控制的因素

19.4　仿真结果

19.4.1　测试系统

19.4.2　稳态分析

19.4.3　动态分析

19.5 电压控制能力和变流器额定值

19.6　结论

参考文献

20　传输容量有限地区的风力发电

20.1 引言

20.2　输电限制

20.2.1　热极限

20.2.2　电压稳定极限

20.2.3　风力机的功率输出特性

20.2.4　暂态稳定性

20.2.5　小结

20.3　确定传输容量的方法

20.3.1　确定跨边界传输容量的方法

20.3.2　确定区域内传输容量的方法

20.3.3　小结

20.4　提高传输容量的措施

20.4.1 “软”措施

20.4.2　提高热极限的加强措施

20.4.3　改善电压稳定性的加强措施

20.4.4　将输电线由交流转换为直流以获得更高的传输容量

20.5　风力发电对传输容量的影响

20.6 为了风力发电并网而加强电网的可供选择的方法

20.6.1　用现有发电资源进行调节

20.6.2　风能溢出

20.6.3　小结

20.7　结论

参考文献

21　配电系统主动管理的效益

21.1 引言

21.2　主动管理

21.2.1　电压上升效应

21.2.2　主动管理控制策略

21.3　主动管理效益分析

21.3.1　简介

21.3.2　案例分析

21.4　结论

参考文献

22　近海风电场的输电系统

22.1 引言

22.2　一般的电气问题

22.2.1　近海变电站

22.2.2 冗余

22.3　通向海岸的输电系统

22.3.1 高压交流输电系统

22.3.2 基于电网换相变流器的高压直流输电系统

22.3.3　基于电压源变流器的高压直流输电系统

22.3.4 比较

22.4 近海风电场的系统方案

22.4.1　采用低频率

22.4.2　含交流发电机的风力机组的直流方案

22.4.3 含直流发电机的风力机组的直流方案

22.5　近海输电系统

22.6　可选的输电方案

22.7　结论

致谢

参考文献

23　传输和平衡风力发电量的方法之一：氢

23.1 引言

23.2　氢简介

23.3　技术和效率

23.3.1　氢的生产

23.3.2　氢的储存

23.3.3　氢的运输

23.4　再次转换为电能：燃料电池

23.5　氢与风能

23.6　过剩风能的利用

23.7　氢配电系统设计

23.8　结论

参考文献

第4部分　风力机的动态建模

24　风力机建模概述

24.1 引言

24.2　建模和仿真的基本问题

24.3　气动模型简介

24.3.1　风轮的基本特性

24.3.2　风轮的不同表示法

24.4　风力机的基本建模模块

24.4.1　气动系统

24.4.2　机械系统

24.4.3　发电机传动类型

24.4.4　桨距伺服

24.4.5　主控制系统

24.4.6　保护系统和继电器

24.5　机械系统的数据及其标幺值系统

24.6　不同类型的仿真和精度要求

24.6.1　仿真及其所需模型精度

24.6.2　不同类型仿真

24.7　结论

参考文献

25　风力机的降阶模型

25.1 引言

25.2　电力系统动态仿真

25.3 当前风力机类型

25.4　建模假设

25.5　恒速风力机模型

25.5.1　模型结构

25.5.2　风速模型

25.5.3　风轮模型

25.5.4　轴模型

25.5.5　发电机模型

25.6　含双馈感应发电机的风力机模型

25.6.1　模型结构

25.6.2　风轮模型

25.6.3　发电机模型

25.6.4　变流器模型

25.6.5　保护系统模型

25.6.6　风轮转速控制器模型

25.6.7　桨距角控制器模型

25.6.8　端电压控制器模型

25.7　直驱型风力机的模型

25.7.1　发电机模型

25.7.2 电压控制器模型

25.8　模型验证

25.8.1　测量和仿真的模型响应

25.8.2　实测值与仿真结果的比较

25.9　结论

参考文献

26　双馈感应发电机的高阶模型

26.1 引言

26.2　双馈感应发电机的优点

26.3　双馈感应发电机的组成

26.4　发电机方程

26.4.1 矢量方法

26.4.2　量的符号

26.4.3 电机的电压方程

26.4.4　电机的磁通方程

26.4.5　电机的机械方程

26.4.6　风轮的机械方程

26.5　电压源变流器

26.6　定序器

26.7　双馈感应发电机仿真

26.8　双馈感应发电机的降阶模型

26.9　结论

参考文献

27　风力机动态模型的全面验证

27.1 引言

27.1.1　背景

27.1.2　验证过程

27.2　部分验证

27.2.1　感应发电机模型

27.2.2　轴系统模型

27.2.3　风轮的气动模型

27.2.4　部分验证总结

27.3　全面验证

27.3.1　实验概述

27.3.2　测量特性

27.3.3　建模实例

27.3.4　模型验证

27.3.5　模型与实测值的差异

27.4　结论

参考文献

28　风力发电对电力系统动态特性的影响

28.1 引言

28.2　电力系统动态特性

28.3　实际的风力机类型

28.4　风力发电对暂态稳定性的影响

28.4.1　各类风力机的动态特性

28.4.2　风电场的动态特性

28.4.3　仿真结果

28.5　风力发电对小信号稳定性的影响

28.5.1　特征值——频域分析

28.5.2　风力发电对小信号稳定性的影响分析

28.5.3　仿真结果

28.5.4　初步结论

28.6　结论

参考文献

29　大型风电场的整体模型及其短期电压稳定性

29.1 引言

29.1.1　总体概述

29.1.2　应用领域

29.1.3　附加要求

29.2　大型风电场模型

29.2.1　无功功率条件

29.2.2　故障条件

29.3　恒速风力机

29.3.1　风力机参数

29.3.2　利用功率爬坡稳定电压

29.4　含可变转子电阻的风力机

29.5　含双馈感应发电机的变速风力机

29.5.1　变流器的关闭和重启

29.5.2　大型风电场的响应

29.6　含永磁发电机的变速风力机

29.7　单机等效模型

29.8　结论

参考文献

索引