電力系統安全穩定中風電并網的影響研究

朱壯斌　史界銘

摘 要：隨著社會不斷發展，人們的生活生產對環境造成的破壞也越來越嚴重。所以在社會不斷發展的過程中人們加強了對清潔能源的開發和利用，以此來減少社會發展對環境造成的破壞，從而為人們的生存提供更好的條件，其中對風能的大力開發就是加強清潔能源利用的有效措施。本文將根據風力發電的實際情況，分析風電并網對電力系統安全穩定的影響，并針對這些影響研究改進措施。

關鍵詞：電力系統；安全穩定；風電并網；影響

風力發電近年來在我國取得了很大的發展，并且在一定程度上緩解了我國煤炭資源的開采壓力以及供電壓力。隨著人們生活水平的不斷提升，人們對環境保護的意識越來越強。而通過對風電的開發和利用，能夠有效減少火力發電廠的數量，從而減少對煤炭資源的消耗，促進我國的可持續發展。而在進行風電并網的時候，往往會對電力系統造成一些影響，導致電網不能正常運行，所以加強對風電并網對電力系統安全穩定的影響研究顯得尤為重要。

一、風電并網對電網系統的沖擊

根據我國風力發電的實際情況來看，其整體的規模和容量還比較小，異步電動機是最常采用的發電裝置。而這種異步電動機中沒有配備獨立的電磁裝置，所以只能在電網系統的幫助下完成對磁場的建立。在直接進行風電機組并網的情況下，很可能會產生很大的電壓沖擊，從而形成沖擊電流。這種沖擊電流直接與電網系統電壓相關，在風電場的容量和規模較小的時候，沖擊電流并不會對電網系統的正常運行造成影響。但在風電場的規模和電廠容量不斷增加的情況下，并網時產生的沖擊電流將會對電網的爭產運行造成很大的影響，其中主要是會導致電網的電壓驟降，從而影響電網系統的安全和穩定。

在異步風電機組運行的過程中，其會通過對電網系統大量無功功率的吸收來建立需要的磁場。當并網時產生的沖擊電流達到一定值的時候，就會導致電網的電壓驟降到某一個低水平，從而引起電網中其它設備的故障，甚至有可能導致并網失敗的情況，從而讓電網系統整體運行的穩定性和安全性受到嚴重破壞。所以在完成并網之后，應該加強對無功補償設備的引進和使用，從而保證電網的安全穩定運行。

二、對電壓穩定性的影響

根據我國風電并網的實際成果來看，風電場在并網的過程中對電網系統影響最大的，就是電網系統電壓的穩定性。對于電力系統而言，影響電網系統電壓穩定性的關鍵因素是無功功率。而在并網的過程中風電場會通過吸收電網的無功功率來建立自身需要的磁場，實際處理的過程中可以將其當做是一個無功負荷。在風電機組的轉速很快的情況下，無功功率的吸收會逐漸增大。而在機組轉速不斷下降的時候，對無功功率的吸收將會不斷減小。而通過綜合分析可以發現，出現這種情況的根本原因是受到風力自身的特性影響，由于其波動性很強，所以會對直接對電網的電壓穩定性造成影響。另外，在風電機組的電壓不斷下降并且無功補償也不斷下降的情況下，風電機組就需要從電網中吸收更多的無功功率，這樣就會導致電網電壓的持續性下降。

由于在進行風電并網的過程中會直接將風電場接入到電網的末端，或是將風電場直接接入到配電網中，而這樣就可能會讓配電網的電流流動方向和規律被改變。在電網的電流逆向流動的情況下，繼電保護裝置就很有可能會被啟動，而加上電網注入的功率不斷增加，將可能讓電網的電壓超出安全運行的標準，而電壓在出現驟升或驟降的時候，就很容易導致整個電網系統出現崩潰的現象。

三、影響電能質量

對于風電場而言，其無功功率的輸出存在很大的波動性，這樣就會直接對電網系統的電壓穩定性和電能質量造成影響。根據風電場的實際情況來看，在并網的時候主要會對電網電能質量造成兩方面的影響。其中一個方面是在風電場對電網系統瞬時沖擊降低的情況下，需要采取軟啟動的方式，并加強對相關設備的管理，而在晶閘管出現故障的時候很可能會導致次諧波的產生。另一方面，在風電場并網的瞬間，如果電流出現持續的變化，會導致換流器的運行負荷不斷增加，導致大量諧波的產生，這樣就會讓風電場吸收的無功功率不斷增加，導致電網的電壓不斷降低。下圖為電能質量監測方案。

四、對繼電保護裝置的影響

電力分配系統是我國傳統電網采用的主要系統，這樣能夠讓產生的電能借助電力系統被傳輸到各個負荷，從而保證電能的單向傳輸。但是在完成風電并網之后，傳統的單向電能傳輸方式將被改變，取而代之的將是雙向傳輸。為了防止風電機組在投入運營后損壞自身的設備，對整個電網的穩定和安全造成影響，要讓風電機組的電動機保持正常運轉，并對系統進行減負處理。當并入電網系統的風電場規模較大的時候，就需要重新對電網系統的短路電流的大小進行評估，并且要對短路容量進行檢測。這樣能夠保證斷路器在并網后仍然能夠承受短路容量，避免在出現短路電流的時候無從解決。

五、總結

隨著我國經濟建設速度的快速提升，風力發電逐漸受到我國的重視，并且對風電的建設進行了加強，在風電開發和利用上取得了一定的成就。而在進行風電并網的時候，還存在一些較為常見的問題，對電網的正常運行造成一定影響。所以在開展風電并網工作的過程中，還需要對其進行全面深入的研究，從而保證風電的正常發展。

參考文獻：

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