風電接入對電網(wǎng)的影響

梁尚榮

摘要：隨著經(jīng)濟的發(fā)展，生活水平的提高，人們的環(huán)保意識逐漸增強，在人們的日常生產(chǎn)生活中，清潔可再生能源受到認可和青睞。本文從風能的角度進行闡述，通過分析風電的特點，著重研究分析風電接入對電網(wǎng)穩(wěn)定及經(jīng)濟效益影響，同時提出相應的政策建議，進而為風電并網(wǎng)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：風電 并網(wǎng) 經(jīng)濟效益

隨著能源與環(huán)境之間的矛盾不斷凸顯，清潔可再生能源受到人們的普遍關(guān)注和青睞。風能在眾多綠色能源中，其前景潛力巨大，最具商業(yè)潛力，并且使用清潔，最重要的是成本低廉，取用不盡。風力發(fā)電一方面為經(jīng)濟增長提供穩(wěn)定電力，另一方面有效緩解空氣污染、水污染，以及全球變暖等問題。在開發(fā)利用各類新能源的過程中，風力發(fā)電作為一種發(fā)電方式，其開發(fā)規(guī)模巨大，同時商業(yè)前景廣闊。通過風力進行發(fā)電，在一定程度上可以有效減少化石燃料發(fā)電產(chǎn)生的污染物，推廣使用風電可以大規(guī)模節(jié)能減排。隨著全球能源危機、環(huán)境危機的不斷嚴峻，風能受到人們的普遍關(guān)注。在這種情況下，風力發(fā)電為風力發(fā)電裝備制造業(yè)提供發(fā)展空間。

但是風力發(fā)電的大規(guī)模快速發(fā)展，卻給我國電網(wǎng)的穩(wěn)定與經(jīng)濟效益帶來嚴峻的考驗，主要有以下幾方面：大容量新能源并網(wǎng)；成千上萬多類分布式電源接入（風電、太陽能、電動汽車等）；電源、電網(wǎng)、負荷均不確定；雙向潮流；局部電網(wǎng)潮流擁擠，竄動；局部電網(wǎng)短路電流水平增加，可能越過設(shè)備限制；短路電流機理復雜化，系統(tǒng)保護復雜化；可靠性降低等問題。下面就風力發(fā)電的接入對電網(wǎng)安全及經(jīng)濟效益進行細化分析：

1 風電的特點

與常規(guī)能源發(fā)電廠相比，風電場運行有許多共性，風力發(fā)電產(chǎn)生的特殊問題需要重點解決。主要體現(xiàn)在以下幾個方面。

①風能發(fā)電受地理位置限制嚴重，并可能遠離負荷中心。②風速不穩(wěn)定，產(chǎn)生的能量大小不穩(wěn)定，使發(fā)電量不確定，隨機波動，動態(tài)變化。③難以控制風能輸入的隨機性和出力。由于風具有一定的隨機性和不可控性，進而決定了風能不可能存儲，更不可能像水電、火電等通過閥門控制出力。④不可調(diào)度性。由于風能缺乏可控性，根據(jù)負荷的大小，難以對風力發(fā)電進行調(diào)度，進而在一定程度上增加了調(diào)度的難度。⑤發(fā)電利用小時數(shù)低。如風電一般年平均在2200小時左右，僅僅占一年8760小時的25%。⑥目前，異步發(fā)電機在風電機組得到廣泛使用，在機端出口處，雖然設(shè)置了相應的無功補償電容器組，一方面輸出有功功率，另一方面發(fā)電機會從系統(tǒng)吸收無功功率，隨著有功輸出的變化，其無功需求也在發(fā)生變化。

2 風電接入對電網(wǎng)穩(wěn)定及經(jīng)濟效益的影響

2.1 風電接入對電網(wǎng)穩(wěn)定的影響

2.1.1 風電場接入過程對電網(wǎng)的沖擊。與大電網(wǎng)并聯(lián)時，在對風力發(fā)電機組進行合閘的瞬間，產(chǎn)生的沖擊電流不會影響發(fā)電機及電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運行。但是，對于小容量的電網(wǎng)來說，在并網(wǎng)的瞬間，風電場將會導致電網(wǎng)電壓出現(xiàn)大幅下跌，進而影響接在同一電網(wǎng)上的其他電器設(shè)備的正常運行。

2.1.2 風電場接入對電網(wǎng)電壓的影響。對于風電場來說，如果容量比較大，在這種情況下，當系統(tǒng)電壓水平降低時，一方面導致無功補償量下降，另一方面由于在機端組裝無功補償作用的電容器，使得無功補償量與接入點的電壓的平方成正比。此時風電場本身缺乏無功支持，導致風電場對電網(wǎng)的無功凈需求反而上升，進而在一定程度上導致電壓崩潰，部分風電機組由于自身的低電壓保護停機。

2.1.3 風電場接入對發(fā)電計劃和調(diào)度的影響。如果把它看作電源，則可靠性沒有保證。如果電力系統(tǒng)的運行方式不相應地做出調(diào)整和優(yōu)化，系統(tǒng)的動態(tài)響應能力將不足以跟蹤風電功率的大幅度、高頻率的波動，系統(tǒng)的電能質(zhì)量和動態(tài)穩(wěn)定性將受到顯著影響。

2.2 風電場接入對電網(wǎng)經(jīng)濟效益的影響

2.2.1 對于風電場接入對電網(wǎng)經(jīng)濟效益的影響，雖然由于地域差異，各地的風電價格會有所不同，但總體來說，風電的價格要高于煤電的價格。

盡管國家對于風電在政策上給予了很多優(yōu)惠，在財政政策上，國家發(fā)改委每年均投入大量資金對可再生能源的技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進行支持；在稅收政策上，風電企業(yè)增值稅減半征收，風電機組零配件的進口關(guān)稅降低。這些政策法規(guī)都是中國風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的利好。但是其標桿上網(wǎng)電價仍然居高不下，目前按風能資源狀況和工程建設(shè)條件，將全國分為四類風能資源區(qū)，分別規(guī)定每千瓦時0.51元、0.54元、0.58元和0.61元的風電標桿上網(wǎng)電價；而火電標桿電價在2014年8月15日平均燃煤機組降價0.93分/千瓦時后，電價每千瓦時仍約在0.3-0.5元之間。

2.2.2 目前由于風電機組容量較大，而其受風速的影響，經(jīng)常處于停機狀態(tài)，而電網(wǎng)不會因其處于停機，重新分配容量，只能按照風電的接入容量將其閑置，年閑置時間大約在75%左右，造成電網(wǎng)資源使用效率的降低和浪費。

2.2.3 由于風電建廠時對該地區(qū)的風速考察不嚴，造成風電設(shè)備經(jīng)常隨其風速處于頻繁啟停狀態(tài)，而每次啟停設(shè)備所用電量全部從供電企業(yè)購入，所購電量按大工業(yè)的電度電價執(zhí)行，電價每千瓦時約在0.44元左右，遠遠低于供電企業(yè)的平均電價。

3 結(jié)論

隨著風電裝機容量的不斷攀升和風電場自身的特殊性，使得風力接入對電網(wǎng)的沖擊、電網(wǎng)電壓等電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行和經(jīng)濟效益所產(chǎn)生的影響越來越大。除了盡快建設(shè)堅強的智能電網(wǎng)外，應綜合考慮技術(shù)因素消除風電對電網(wǎng)的不穩(wěn)定因素和建風電場時其當?shù)氐哪觑L速，確保資源的有效利用，努力提高風電接入的安全和經(jīng)濟效益，真正做到新能源的有效替代。

①當風電場的裝機容量較大時，在其出力較低的情況下，通常能夠小幅度地提升系統(tǒng)的電壓水平。隨著出力的不斷增加，對于風電場來說，如果采用定速風機，那么將會吸收系統(tǒng)的一部分無功補償，其補償容量通常為裝機總?cè)萘康?5%-20%。②風電場的出力對系統(tǒng)電壓產(chǎn)生的影響，通常情況下，與風電場的裝機容量、電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，以及風機型號存在緊密的聯(lián)系，在考核風電場出力對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響的過程中，需要對上述各個因素進行綜合分析。

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