關于大型風電場接入電網穩定經濟運營分析和實踐的探討

梁振飛

摘 要：隨著科學技術的發展，新型能源的應用越來越廣泛，大型風電場的建設越來越多，因此加強對大型風電場的研究在新能源的運用有重要的作用，本文通過對大型風電場接入電網穩定經濟運營分析和實踐進行探討，對各種因素對大型風電場的影響、采用的技術方案和經濟效益情況進行分析，為風電場接入電網的穩定與用電安全提出一些自己的建議與思考。

關鍵詞：大型風電場；影響；穩定性；經濟運營

1 大型風電場接入電網穩定運行的影響

1.1 潮流變化對電網的影響

“風電作為優質化的電力，為人民生產生活和企業經濟發展提供了可再生的能源。隨著風電規模化的發展，逐漸成為我國的三大能源之一，推動著電力企業和電網的不斷發展。風電的特征是我們應當要了解認識的。主要原因在于風能具有不可控性，它是隨著季節和風能的變化而變化的，風電功率在晝夜間的不斷變化影響著電網潮流，影響著電網備用電容量以及上網聯絡線潮流的穩定。通過相關專家分析，獨立電網中，依據電網備用容量以及架構裝機容量，風電占到總裝機容量的10%～20%之間。”

1.2 無功率的波動對電網電壓的影響

風電網的無功電壓作為重要的參數，在電網中的影響較大。由于風電場的風速變化不定，且具有季節性，風電場發電受風速影響較大，電網的無功、有功很難做到平衡調度，電能的質量難以做到保證，同時也會對電網電壓帶來一些問題，比如電壓波動、閃變、頻率偏差、諧波等問題。

風力發電機在風電場的裝機容量的接入點的不同對電網的影響是不同的，對系統影響大的一般是短路容量下的接入點。因此，分析風電場對電網運行的影響不能單單從風電網的穩定狀態進行分析，還需要從風電網的波動狀態進行分析，在風電網的穩定狀態下，分析風電場的電力系統的潮流計算、運行方式、工作原理、數學模型、尾流效應，不能把風電場高壓母線簡單的看成是PU節點或者是PQ 節點。要求風電場的電力系統有較高的有功或無功的平衡水平。同時還要分析電壓穩定性與風電場無耗的影響。

1.3 風電場對電力系統暫態穩定性的影響

一般來說風電機組的發電技術和常規同步的發電機不同，風電機組的類型一般分為普通的異步發電機和變速的風電機，其中變速風電機采用的是雙饋感應技術。風電機組當遇到電網故障時，暫態特征表現為：大規模的風電與電網相接后，會改變電網的潮流分布、電網系統的慣量以及電網線路的傳輸功率。由此來看，大規模的風電場與電網相接后，會對電網暫態穩定造成一定影響。

“風電場機組的不同特性，對電網暫態穩定性也造成不同的影響，從普通的異步發電機的風電場來看，電網需要在機端增補電容器來彌補電壓不能調整的缺陷，一旦電力系統發生故障，將不利于電壓的穩定，通過對風電場機組的功角暫態穩定性進行分析，發現和常規的同步電機存在不同之處。此外，觀察雙饋式風機發現，電壓雖然能被順利調整，但由于缺乏相應的強勵功能，造成對電力系統的暫態穩定效果不明顯。”

2 技術方案和實踐探討

2.1 風電場電力接入使用的技術方案

（1）依據某電網發展規劃以及電廠構架，采取多點接入、分類實施的方案，在每個電力上網接入點設定為10萬～20萬kW，鑒于110kV電網和220kV電網構架穩定性較強，對于上網輸送電力較為便利。應按照就近原則進行負荷中樞變電站的接入，首先對當地負荷進行消化，避免出現向上一級電壓網架進行輸送電力的情況，保證接入點的潮流避免倒送，防止出現潮流發生大的變化。因此在不同的110kV和220kV的變電站接入。

（2）采用雙饋風力發電機，比如目前在運行以及正在建設的344臺風機都是采用了雙饋風力發電機。

（3）采用升壓節能式的變壓器，比如使用可有載調壓，以便削弱對電網系統的不良影響。

（4）根據風電季節性特征，保證主變容量合理匹配，以便管理和運營，比如當接入10萬kW的負荷時，主變會選擇兩臺2×5萬kV或者2×6.3萬kV，當到風小的季節時，可停下一臺，以便減少空載的損耗。

2.2 風電場內部的電網安全等級情況

（1）風機箱變選擇使用6.9/35kV S11型的歐式箱變，這種箱變是具備節能優點。

（2）對于35kV的箱變高壓側，選擇使用具備遠程控制特征的負荷開關以及斷路器，遠程控制的特征使得操作更加的快捷、方便。

（3）35kV選擇過補償的小電流接地系統，這種系統存在消弧線圈。例如35kV、110kV的主變，加接地變由消弧線圈中心點接地，較小的電容電流采用消弧柜，以防單機接地出現振過電壓的情況。

（4）添加無功率補償的設備，在箱變防雷上添加浪涌保護，通過使用較為先進的設備，充分提高了風電場順利運行的水平。

3 已投入運營的風電場經濟效益情況

威海風電場作為首個國產的兆瓦級示范化的風電場，經過國家發改委的批準，選擇使用了大連重工風電機組，通過華能集團建設成立。目前該風電場的國產化率已經達到了70%。

威海風電場的二期項目投入之后，該風電場的總裝機容量大約在6.9萬kW，成為當前山東省具備最大裝機容量的風電場。威海風電場的運行，每年能夠節約大概48976t的標準煤，二氧化碳的減排量達到104512t，一氧化碳的減排量為11.29t，灰渣減排量為11711t，二氧化硫減排量為783t。當年投產后能夠確保當年就能盈利。目前威海風電場連續兩年之內都產生了較好的經濟效益。

4 結束語

研究大型風電場接入電網穩定經濟運營，通過分析比較多種風電機組設備對電壓穩定性的影響，為電廠設計接入技術方案，提高風電場內部電網安全等級，積極探索新能源的開發和利用。

參考文獻

[1]許洪亮.關于大型風電場接入電網穩定經濟運營分析和實踐的探討[J].中國科技縱橫，2015，（2）：184-185.

[2]林霞.大型風電場并網對系統影響分析及其應用研究[D].太原理工大學，2006.