(1)研究背景

随着社会的进步以及经济的发展，人们对能源需求日益增大，与此同时，能源与环境的问题不断凸显 。因此，对于新能源和可再生能源的研究刻不容缓。世界各国把发展新能源产业、加快新能源科技技术进步作为推动经济持续发展、抢占国力竞争县级的基本国策。我国于2010年已经将新能源产业列入国家重点支持的七大领域之一，要求高风电技术的设备水平，并且有序地推进风电产业的规模化发展。作为一种能够在提供能源的同时可以保护环境的措施和手段，风能的开发和利用受到人们的广泛关注，风力发电得到快速发展，装机容量增长迅速，导致并网风电在电网中的渗透率日益增高，从而对电网运行的经济性和安全性带来严峻的挑战。对于我国来说，风力资源的分布受到了地理位置及其他方面的因素的制约，往往在风力资源较为丰富的地区，电网的分布和规模却相对较小，同时大多情况风力发电的发电量不能由当地所消耗，就需要并网传输，由此，区域电网互联所引起的区间和区内的低频振荡现象越来越突出，直接导致电力系统运行长期运行于稳定极限的边缘地带。由于我国的电网结构相对薄弱，许多建设和规划中的风电场都位于电网薄弱地区或者电网末端，大规模的风电并网可能会使电网电压水平下降、系统暂态稳定性改变、线路传输功率超出热极限和系统短路容量增加等一系列问题。同时，风力发电作为电源具有间歇性和难以调度的特性，是风电场电能质量不稳定的根本原因。由于风力发电的源动力收到了风速等方面的影响，具有不可预知性，对电网的稳定性运行造成一定的影响。而且，风电机组由于风的随机性、运行时对无功的需求以及只能就地平衡等原因将对电网电压造成一定的影响；风电机组在连续运行或者切换操作的过程中还可能引起电压波动和闪变问题；由于采用了大功率的电力电子装置，变速风机组在运行过程中还将产生高次谐波注入电网。因此，对于电网的规模和所能承受的风电功率的进行提前的预知是当前需要迫切解决的问题，通过预测掌握对发电系统规模上产生的影响。随着风电在电力系统中的高渗透，风力发电大规模接入对电力系统稳定性的影响问题已经成为亟待解决的技术问题。因此当大规模的风电并入电网后，风电与电网间的相互影响及相互作用需要进一步研究。

（2）国内外研究现状

近年来，全球可再生能源的利用率在逐年增长，特别是风能发电，一直是世界上发展最快的。因为风能为人们提供的不仅仅是电能，还可减少二氧化碳的排放量，从而起到保护环境的作用。

我国幅员辽阔、海岸线长、风能资源丰富。在20世纪80年代后期和2004-2005年，中国气象局分别组织了第一次和第二次全国风能资源普查，得出我国陆地10m高度层风能资源理论可开发储量分别为3226GW和4350GW。据统计，我国陆上可开发利用的风电约为2.5亿kw，海上是陆地的三倍，即750GW，总量为1000GW的结论。我国风电的起步相对于欧美国家较晚，但是在进入21世纪以后，我国的风电的产业得到了飞跃式发展。由2004年至2010年，我国风电设备国产化率达到了从10%至90%的飞跃，实现了跨越式发展。截止至2010年底，统计结果表明我国的风力发电累计装机容量可达44.733GW，首次超过了美国，并居于世界第一位。截止2013年底，我国新增加的风电容量已经达到16.1GW，而累计的装机容量为91.423GW，约占全球总装机容量的28.7%，居于世界首位。我国的风电事业在《可再生能源法》颁布以来发展迅速，据国家发改委规划，到2020年我国的风电装机总容量将增加到3000万千瓦；到2030年风电比例将达到15%，发电量将达到全国总发电量的8.4%。

图1.2006年至2016年中国新增和累计风电装机容量