大規模風電機組脫網原因分析及對策

王永為

摘要文章主要分析了大規模風電機組脫網的原因，說明了風電機組脫網的內在機理，并指出了風電機組在運行管理方面的要求，闡明了風電機組在安全性能和技術指標等方面的要求，最后指出了解決大規模風電機組脫網問題的有效對策。

關鍵詞風電機組脫網；原因；對策

中圖分類號：TM715 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0120-01

風電是一種重要的新型能源，具有清潔、環保、無污染的特點，具有很強的開發利用價值。我國在發展風力發電的過程中，曾經遇到過大規模風電機組脫網的問題，例如京津唐電網在2011年2月以來的脫網問題，使系統出現大量的有功功率缺額，影響了電網頻率的穩定性。針對機組脫網的問題，應當及時分析并總結原因，并采取有針對性的控制策略，切實有效地維護風電機組的穩定運行，促進風力發電事業的進一步發展。

1大規模風電機組脫網的原因分析

大規模風電機組脫網是由多種原因造成的，是很多問題長期積累的結果，這些問題的集中爆發給電網系統造成了很大的危害。大規模風電機組脫網的原因主要有以下幾個方面。

1）對于很多風電機組來說，如果處于并網的狀態下，風電機組的低電壓穿越能力缺失，將可能造成機組大規模脫網的問題，這也是2011年上半年風電機組脫網問題出現的重要原因。現階段，很多風電機組都缺乏低壓穿越能力，如果系統電壓在額定電壓的70%左右，就會出現機組脫網的問題。也有一些風電場承諾具備低壓穿越能力，但沒有經過調試開放，同時也缺乏權威部門的檢測，低壓穿越能力的認證更是無從談起。因此，一旦遇到風電機組故障，依然會發生機組脫網的問題。

2）對于很多風電機組來說，都不具備足夠的無功調節能力，尤其是動態無功調節，無功補償裝置的響應過慢，通常需要幾分鐘，遠遠不能滿足電網運行的需求。在此情況下，如果風電機組發生了低電壓穿越失敗的問題，就會造成機組脫網的問題。此時，系統電壓會急劇上升，由于風電機組具有過電壓保護的動作，也會隨之而脫網，故障的范圍就進一步擴大，造成大規模機組脫網問題的出現。根據目前的情況來說，很多風電機組都沒有動態無功調節的能力，都處于定功率因數的運行狀態下。如果需要調整系統中的無功電壓，就需要利用無功補償裝置。但是，絕大部分的無功補償裝置的容量方面達不到要求，在調節的速率方面也有待提高，無法滿足電網維持正常運行的要求。在快速調壓方面，很多風電場中應用的是MCR型的無功補償裝置，這種裝置也就是人們通常所說的磁抗電抗器，它的動態調節速率可以達到100 ms以上，但是對于風電場的快速調壓來說，這種速率也不能滿足需要。此外，很多無功補償裝置在容量配置方面也不能達到要求，在無功調節方面缺乏連續性，調節的速度也較慢，不能滿足風電機組無功調節的需要。

3）現階段很多風電機組不能很好地適應電網的需求，缺乏電網適應性，這也可能導致機組脫網的問題出現。這主要表現在以下兩個方面：一是機組配置不能滿足電網需要，在保護配置和定值整定方面不能滿足電網運行需要。此外，很多機組本身就存在著質量問題，設備的性能和質量有待提高，在異常保護定值的設定方面也不夠規范，過于重視機組本身的保護，而對系統的安全問題缺乏考慮，導致風電機組的涉網保護與電網保護相互沖突，導致風電機組不能低于擾動，這種原因也容易造成風電機組脫網的問題。二是在變壓器的安裝上，風電場的升壓變壓器的接頭位置不合理，不能與箱式變壓器的接頭位置相匹配。

4）不能及時地對單項故障進行排除，這也會導致故障的擴大化，使脫網容量得到快速增加，影響著風電機組的正常運行。

5）在風電場建設方面存在問題，也不能科學地對風電場進行運行管理。在很多風電場建設的各環節中，都存在著這樣那樣的問題，在建設與管理上不能達到常規電源的水平。例如，如果風電場在設計環節出現問題，在設計的要求以及標準上不夠統一，就容易導致機組脫網的故障。近年來，很多的機組脫網問題都源于設備問題。此外，很多工作人員的專業知識和技術能力還有待提高，沒有充分了解風電場設備的維護要求，也不了解相關的保護配置，這也增加了機組脫網問題出現的頻率。

2解決風電機組脫網的有效對策

1）應當增強風電機組的低壓穿越能力。對于風電機組在低壓穿越方面的能力，我國政府相關部門已經作出了明確的要求，風電場應當在國家相關規章制度的指引下，及時完成低壓穿越能力的調試與開發工作，并且要對低壓穿越能力進行準確的檢測。要確保檢測機構具有專業的資質，并要讓檢測機構作出檢測合格報告，并將報告提交給調度部門。

2）應當提高無功補償裝置的性能，設施合理的容量配置，并確保它的響應速率能夠滿足電網的需要。為此，要對無功補償裝置的性能和狀態進行準確地檢測，如果不能滿足需要就必須進行整改。對于無功補償裝置利用中的具體指標，如最大容性和感性無功容量等，要通過專題分析的形式確定，并遵循平衡的原則，合理地進行分層與分區，分門別類地對相關指標進行確定。

3）應當增強風電機組的適應性，使其能夠與電網相互適應，并進行適當的調整，避免出現主控定值和變流器定值與低壓穿越功能相互沖突的問題，并使各種電壓保護欲頻率保護都能夠與電網相協調，使風電機組更好地適應電網的要求。

4）應當在風電機組中應用自動電壓控制設備，通過建立電壓控制系統避免電壓不穩的問題出現，有效避免機組脫網。

5）應當積極研究與開發風電場匯集系統，并加強小電流接地系統的研究，及時地對現有的風電場進行改造與完善，通過風電場匯集系統和小電流接地系統的應用，可以有效控制故障，防止出現大規模的風電機組脫網。

6）應當制定出詳細的行業標準與準入制度，并加強對技術人員的管理，并定期組織教育和培訓活動，使每一位技術人員都能夠明確工作的要求和相關技術指標，更好地做好風電機組的日常管理與維護。

3結束語

為了解決能源與資源短缺的問題，進一步發展低碳經濟，我國必須提高自身的風力發電技術，有效地利用風能資源，促進風電事業的發展。要準確分析機組脫網問題出現的原因，找出有針對性的解決對策，并加強風電場的安全管理，確保風電機組的安全運行。

參考文獻

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[2]李丹，賈琳，許曉非.風電機組脫網原因及對策分析[J].電力系統自動化，2011（11）.

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