關于風電新能源發展與并網技術的探討

姚金玲

（河北省電力勘測設計研究院，河北石家莊 050031）

關于風電新能源發展與并網技術的探討

姚金玲

（河北省電力勘測設計研究院，河北石家莊 050031）

隨著節能環保理念的不斷深入，對電網建設也提出更高的要求。現代電網建設中更側重于不斷開發與利用可再生能源，以風能為例，成為當前電網建設中的主要能源之一，但新能源利用下所帶來的輸電網安全運行問題也日漸突出，成為風能源利用中需考慮的主要問題。本文主要對風電新能源發展對電網帶來的影響、風電并網性能改進措施以及風電并網技術發展趨勢進行探析。

風電新能源 電網 并網技術 發展趨勢

風力發電技術快速發展背景下，并網規模、單機容量都呈現出明顯的擴大趨勢，較多單機容量較大的發電機逐漸投入使用中。盡管這種風力發電比例的增加可滿足新能源利用要求，但其應用下需充分考慮較多內容包括低電壓穿越、電網調度規劃、頻率穩定性以及電能質量等。因此，本文對風電并網技術發展研究，具有十分重要的意義。

1 風電新能源發展對電網影響研究

風電新能源本身表現為風能穩定性不高、風能儲存量少、能量密度小、風輪機效率低以及電網不可調度性等特點。以風輪機的運行為例，其以59.3%為風輪最大效率，但事實上，實際運行中的風輪機很難達到這一效率標準。有相關研究發現，對于垂直風輪機，其主要介于30%-40%的最大效率，而水平軸風輪機以20%-50%作為最大效率。由此可見，風電新能源利用中存在一定的問題。從電網受風電新能源的影響看，以電能質量為例，風力發電中易產生閃變與諧波污染問題。通常風力發電機組啟動下，會有較大沖擊電流產生，其直接影響配電網的可靠運行，加上風機塔影效應的存在，會使風機出力波動問題出現，一旦波動處于電壓閃變頻率內，便帶來閃變問題。而對于諧波污染，其產生的原因主要表現在發電機電子裝置、并聯補償電容器運行中，因諧振出現而造成諧波污染。此外，風電新能源應用下，對電力穩定性影響也極為明顯，如風速擾動、三相短路故障、發電機線路開斷等情況，都會使系統電壓與頻率出現波動。以電網調度受風電能源的影響為例，由于并網運行中，風電調峰容量有限，這樣風電場整體運行都將受到影響，假若風電場功率問題難以被平衡，便需對風力發電功率進行限制。加上風電隨機性、不確定性特征，更無法使電網運行成本、投資成本等得到保障。所以，風電新能源利用下，對整個電網的穩定運行都將造成影響［1］。

2 風電并網性能的改進措施

2.1 科學預測發電功率

風電接入下，較多如電網適應性差、調峰等問題日益明顯，國內較多地區頻繁發生風電場被限制出力情況。在此背景下，如何做好風電隨機性的控制以及可調度電源的轉換，成為風力發電需考慮的主要問題。現行關于發電功率的預測，常見的方法主要以NWP模型構建為，其可預測短時間內的發電功率，具體預測中，要求以NWP系統預測結果為依據，對天氣數據如氣溫、氣壓、風向以及風速等進行判斷，在此基礎上結合風機周邊情況，使機組輪轂高度相關信息被預測，最后配合相應的功率曲線，可使輸出功率結果被推測出來。采用這種方式，對于以往不同天氣條件下預測偏差問題，都能夠有效解決，預測精度較高。

2.2 無功功率補償

由于風力發電接入后，并網運行中將有電壓穩定問題存在，此時對于該問題的控制應注意從無功功率補償著手，一般風力發電中選用異步發電機，更易使電壓穩定受到影響。因此，在解決電網穩定性問題中，可采取相應的措施，包括：第一，風電機組低電壓的切除。當風電機組運行中出現低電壓故障后，會自動停止運行，以此避免電網不穩定問題發生，需注意低電壓切除中，應做好電網調控能力的分析。第二，將相應的補償裝置引入其中。如裝置SVC，其對于系統暫態性的改善具有明顯效果，有利于風電場安全容量的整體提升。一般裝置選擇中需綜合考慮裝置調節特性、風電場容量以及電網結構等。第三，將直流接入電網引入其中。國內較多地區在海上風電場建設中，便考慮以HDVC并網方案為主，可滿足無功功率補償要求［2］。

3 風電并網技術發展趨勢

現代風電并網技術發展下，變化的趨勢主要表現在發電機組與發電容量預測兩方面。如發電機組方面，較多MW級大型風電機組將投入使用，即使風電設備以大型化為主，也不會增加風力發電成本。同時，較多微型、小型等分散式機組將投入使用，這些機組的應用對于分散區域難以供電等問題可起到明顯的改善作用。另外，在預測風力發電容量方面，需做好功率的準確預測，具體預測的方法包括：第一，注重NWP模型的運用，使其在預報氣象信息方面發揮重要作用，避免不同天氣條件下功率預測出現偏差。第二，注重計算機技術、遙感技術的運用，這些技術能夠對NWP模型分辨率進行改善，天氣預測準確度由此得以提升。第三，功率預測中融入更多智能方法如模糊神經網絡、小波分析等，利用其對預測模型進行改善，可減少功率預測中的誤差。第四，在預測短時間內功率過程中，要求所選用的氣象數據應具有實時性特征，以此使預測精度得以提高［3］。

4 結語

風電新能源的利用是現行電網建設的必然要求。然而風電新能源引入后，因并網運行中會帶來較多弊病，如閃變問題、諧波污染問題以及電壓穩定性等問題，要求做好風電并網性能的改善，可考慮從預測發電功率、無功功率補償等方面著手。同時在未來風電并網技術利用中，應注意將更多分散式發電機組、功率預測先進理論與技術引入其中，這樣才可使風電能源利用問題得以解決。

［1］張全成，張永明，林鈞斌，孫斌.風電新能源發展與并網技術分析評價［J］.上海節能，2011，03：19-23.

［2］蘭忠成.中國風能資源的地理分布及風電開發利用初步評價［D］.蘭州大學，2015.

［3］劉喬.風電新能源發展與并網技術分析評價［J］.中小企業管理與科技（上旬刊），2013，06：276-277.

姚金玲（1982—），女，漢族，河北正定人，現供職于河北省電力勘測設計研究院，中級工程師，本科，研究方向風電新能源技術。