風電并網對系統繼電保護的影響

摘 要：隨著社會經濟的不斷發展，對于能源的需求與日俱增，也導致了能源與環境問題的日趨嚴峻，而風電作為一種新型可再生的綠色能源，在當今世界得到了廣泛的開發利用，在電網中占據的比重也越來越大，同時對于電網，尤其是電網繼電保護的影響也愈加強烈。本文從風電并網的特點著手，探究風電并網對于系統繼電保護的影響。

關鍵詞：風電并網 繼電保護 影響

一、風電并網所具有的特點

1.風力發電缺乏穩定性。與傳統意義上的發電方式相比較，風力發電作為一種新型的可再生綠色能源具有其自身獨有的特點，其中表現最為明顯的就是間歇性以及波動性，這主要是風力發電離不開風力資源，而風力資源并不是一成不變的，有時多，有時少，同時，風的速度以及方向也不是固定的，使得利用風力發電時存在很大的不確定因素，這就導致利用風力進行發電時，電力供應量存在著間歇和波動，這在一定程度上決定了風力發電缺乏穩定性，使得整個電力供應系統的穩定性也比較差。

2.風力發電的能量密度較小。與一般類型的煤炭型以及水利等發電裝置相比較而言，風力發電裝置也想產生與其他發電類型相同的電量，那么風力發電所用的設備就要比奇特類型發電設備打出許多。也就是說，同等體積的發電設備，利用風力進行發電的設備，所能夠產生的發電容量往往小于利用其它可再生或者 不可再生資源進行發電的設備，因此，利用風力進行發電時，發電設備所能夠產生的電力容量密度往往都比較小。

3.風力發電工作效率不高。在風電并網的電力系統中，利用風力進行發電的主要裝置是風輪，理論上來說，在風力發電的過程當中，風輪能夠產生的發電效率可以達到59.3%，然而在實際的風力發電中，風輪所產生的效率往往低于這一個標準，這就使得風力發電裝置無法達到正常的工作效率，致使發電工作效率低下。

4.風力發電能量儲備不便。風電并網系統在利用風力進行發電的過程當中，如果是單獨運行發電機進行持續性的供電，那么所要運行的發電機自身必須要儲備有一定的能量，而要想達到這一的目標，用于風力發電的發電機自身就必須要有一個進行能量儲備的裝置，只有這樣才能夠使得在風力資源缺少的情況之下，保障風電供應的順利進行，不至于出現電力資源供應中斷的現象。同時，鑒于風力發電中存在的間歇性現象，在風電并網容量較大的情況之下，風力發電機所具有的能量儲存裝置還應當把自身所儲存的電力供應出來，以彌補風力發電不穩定的情況，從而保證風電并網系統的正常安全運行。但是由于風電并網的技術方面還存在著不足之處，使得風力發電機在能量儲存方面存在一定的困難，導致風電并網中風力發電不穩定的現象時有發生，影響著風電并網系統的安全運轉。

5.風電并網成本較高。在風電并網系統的建設過程中，由于需要建設大型的風力發電廠，以滿足日益增長的用電需求，然而，由于風力資源本身所具有的不穩定的也行，使的風力發電存在著間歇性以及波動性，這就導致風力并網時能夠加大對電力系統運行的負擔，致使增加必要的設施，來保證風電并網的順利進行，這就使得在風電并網的建設過程中會增加一定的建設成本。

二、風電并網對電網系統的影響

風電雖然是一種新型可再生的能源，但是由于風力資源自身的不穩定性，也會導致風電并網之后會對整個電網系統產生影響，其中最為顯著的是風電并網對電網系統穩定性的影響，這主要表現在以下幾個方面：

首先，風電并網對電網系統中電壓的影響。就目前來看，大多數的風力發電機往往都是異步發電機，這種類型的發電機在進行發電的時候，通常會先在整個電力系統中吸收一些無功功率。在風電并網的前提條件之下，異步發電機所吸收的這部分無功功率會導致電網系統中電壓的降低，從而影響電壓的穩定性，同時，當風力發電機組的電力容量增加的時候，與之相應的無功功率也會得到一定程度的增加，導致電網系統對于無功功率的控制力度下降，進一步降低電網系統中電壓的穩定性。

其次，風電并網對電網系統中頻率穩定性的影響。一般來說，要想使電網系統得到平穩安全的運行，那么在電網系統中往往會保留出百分之二到百分之三的記住運轉備用容量，以便于能夠有效地應對并網過程中對電網系統造成的頻率不穩定的現象。但是，在風電并網的過程中，由于風力發電自身所具有的間歇性及其波動性，使得風力發電所能夠產生的電力大小也會隨著風力的變化而不斷的改變，為了能夠保證整體電網系統的供電安全，保障供電工作的順利進行，就必須要根據風電并網中所用發電機組的整體容量來對電網系統的機組運作備用容量進行科學性的確定，通常的情況之下，風電并網時并入的容量與電網中并網機組的運轉備用容量的關系是成正比的，只有這樣才能夠滿足風電并網中對電網系統頻率的影響。除此之外，在比較大型的電網系統中，由于系統本身就會存有特定的備用容量，同時也具備著一定的自動調節能力，因此，這類的電網系統往往對頻率穩定性的考慮很少，但是，對于一些較小型的電網系統而言，系統本身的能力就有不足，在進行風電并網的過程中，一定要對風電并網對電網系統頻率穩定性的影響進行必要且全面的考慮，以防止風電并網對整個電網系統所帶來的不利影響。

最后，風電并網對電網系統中諧波穩定性的影響。通常來說，風電并網會對電網系統中諧波的穩定性產生一定的影響。電網系統中諧波主要的來源可分為兩個方面：一方面，電網系統的諧波主要是由發電機本身所具有的電子設備引起，不同類型的發電機所能夠產生的諧波也不盡相同，其中，風電并網的過程中對于諧波影響比較大的是變速風力發電機，一般情況之下，只要發電機的設備切換頻率處在能夠產生諧波的范圍之內，就一定會產生諧波問題，而且出現的有些問題往往還比較嚴重；另一方面，諧波有可能產生于發電機并聯補償電容器與電網系統線路的電抗過程中而發生的諧振，在風電并網的系統中，由于連接的發電機組比較多，一旦這些發電機都處在變速恒頻時，就會導致電網局面電壓過高現象的出現，從而產生較高的電壓，最終影響到整個電網系統中電壓的穩定性。

三、風電并網對繼電保護的影響

在風電并網的過程中，對電力保護系統也產生了一定的影響，當電力系統發生故障的時候，風電并網中風力發電機所能夠產生的電流就會變得極為有效，一旦出現風力發電機所產生電力不能夠達到繼電保護裝置啟動的要求之時，繼電保護裝置就不能夠得到啟動，從而影響到繼電保護裝置發揮出自身所具有的保護功能。而當電網系統中風電并網接入的電流得到一定的規模之時，就會使得電網系統內的電流分布得到重新的分配，這些電流往往指的是短路電流，這一部分電流往往會在一定程度之上改變繼電保護裝置本身的靈敏性，致使繼電保護裝置的保護范圍受到影響，甚至會出現保護裝置失靈的現象。除此之外，風電并網系統中，還存在速度保護的死區，一旦風電并網正好處于該區域時，整個電網系統的故障就很難得到排除，這就使得繼電保護設備的功能得不到充分的發揮，從而致使線路故障對整個電網系統產生不利的影響。

四、結語

隨著當今社會對于電力需求的日益增長，風力發電最為一種新型的發電方式逐步得到了廣泛的應用，但是在風電并網的過程中也存在著一定的問題，給電網系統以及繼電保護帶來了影響，因此，在今后的風電并網過程中，要加強先進技術的應用，從而保證在較大程度上降低風電并網對電網系統以及繼電保護的影響，確保電力供應的平穩安全進行。

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