1　緒論

1.1　風力發電概況

能源危機是一個世界性的重大難題，特別是對于我國這樣一個能源消耗大、利用效率低、環境污染形勢嚴峻的發展中國家?；茉吹牟豢茖W消耗是導致環境污染的直接原因。并且按照現在的開采速度，我國的煤炭、石油和天然氣資源將分別在35年、10年和29年消耗殆盡［1］。我國的經濟發展仍然處于高能耗、高污染的模式，因此較少CO2的排放，大力發展新能源是必由之路。風能、太陽能、核能、生物質能、地熱能、海洋能作為替代化石能源的清潔與可再生能源，面臨成本高、能量密度低、可控性差等難題，新能源在全世界能源市場中所占比例仍然較低。風能作為增長速度最快的新能源，越來越受到廣泛關注，并且各國都制定了風力發電的長期規劃［2-3］。全世界2012年累計裝機容量達282.43GW，新增裝機容量44.711 GW，并以每年10%的速度增長［4］。據統計，截至2012年底，全世界風電裝機容量占電力系統總能量的12%［5］。

由于風能的實時性和不確定性，風電場并非一個穩定可調控的能源，并且對電力系統的穩定性影響也越來越顯著。風力發電發展初期，由于風電在電力能源中所占比例非常小，電網允許風機在電網故障下從電網切除［6］。至今，我國已發生多起風電機組大面積脫網故障。2011年4月17日，甘肅瓜州協合風力發電有限公司干河口西第二風電場箱變高壓側電纜頭擊穿，切除25臺風電機組。隨后，35kV配電室母線TV柜著火，切除97臺風電機組。事故同時造成其他12座風電場中536臺風電機組因不具備低電壓穿越能力在系統電壓跌落時脫網。本次事故脫網風電機組達到702臺，損失出力1006.223 MW，占事故前酒泉地區風電出力的54.17%，造成西北電網主網頻率由事故前的50.036Hz降至最低49.815Hz。

風電大量接入對電力系統的影響不斷顯現，也使電網對風電場的并網提出了更多的要求［8］。其中最基本的要求就是實現故障下的低電壓穿越（Low Voltage Ride Through，LVRT）運行，即在低電壓穿越曲線的范圍內保持風機的不脫網運行，并在故障期間對電網提供一定的無功支撐，在故障切除后，風機能迅速恢復正常工作［9-11］。2011年底，《風電場接入電力系統技術規定》新國家標準公布，規定了我國風電場低電壓穿越曲線，見圖1-1。規定表明，風力發電并網點電壓跌落至20%標稱電壓以上時，風電機組應保證不脫網運行625ms，并在發生跌落后2s內能夠恢復到標稱電壓的90%時，保證不脫網連續運行［12］。

圖1-1　低電壓穿越曲線