風力發電對電網的影響研究

陳勇軍

內蒙古中廣核風力發電有限公司

風力發電對電網的影響研究

陳勇軍

內蒙古中廣核風力發電有限公司

目前，在國內的各種新能源的開發利用方面，風能發電的優勢進一步彰顯。首先由于風能發電在技術上得到長足發展，效率大大提高，從而使得風能利用的成本不斷降低，經濟效益凸顯。其次，在環境保護方面，風能是清潔無污染的能源，在發電過程中不會對周圍的自然環境產生較大的影響，環保效益顯著。但是，在實際的運用過程中，大規模風力發電與國家電網并網運行仍然存在很多技術問題，需要進一步研究。本文主要就是從大規模風力發電并網對電力系統的影響研究，尋找解決問題的有效措施。

風力發電；電網；影響

隨著風電電源的規模在全網容量的比例上相對大幅度的提高，造成在電網運行中常規電源，削弱了控制和調整的能力，而風電電源在調壓任務﹑實施系統調配與控制系統功率震蕩等工作上，非常難和常規電源相持平，所以造成在電網運行中風力發電就相對容易形成很多問題。所以我們有必要認識風力發電對電網的影響，研究有效的應對方法，維護電網系統的安全運行。

1 風力發電的意義及其特點

在風力發電中，風能是一種較為豐富且可再生的能源，在很早的時候，中國人就造出了風車，并運用風力來進行抽水磨面，在國外也有類似的運用風能的經驗。現在，隨著科學科技的不斷進步，風能被挖掘出很多新的功能，但是它還存在很多的可開發利用之處，因而運用風能進行發電也就自然而然地得到大家的注重，風力發電也就逐步形成獨特的發電體系。在傳統的發電中，人們一般都是運用煤炭和相關資源，產生了大量的環境污染，與生態環保的理念截然相反。因而運用風能進行發電，可以非常好地處理對環境造成污染的問題，緊跟著科學科技的不斷創新，風能發電的消耗也在不斷的下降，發電的經濟效益反而在不斷的提高，所以必須合理地利用風力進行發電。

2 風電并網對電網運行的影響

2.1 電力電量平衡

因為不確定性的風電，造成日電力電量平衡與電源安排特別困難，隨著增加的風電容量，這些問題將愈來愈明顯。在風電預測正確率相對低的狀況下，假如風電功率思考太高也許會導致全網備用不足，假如思考太低又也許會增加別的常規火電機組深度調峰容量，甚至造成被迫啟停火電機組調峰，從而帶來火電機組大幅度上升煤耗指標。

2.2 對電網穩定性的影響

風力發電機組與電網的并網點，通常位于電網的末端，這就導致在向電網輸電的過程中產生逆向的電流流向和潮流分布的改變，這是之前沒有考慮和遇到的問題，所導致的結果就是風力發電機組對于周圍的局部電站或線路施加相當大的壓力，有可能導致輸電線路的崩潰。同時，風力發電機組向電網發電，由于是異步發電機組的功率輸出，就會相應地從國家電網吸收無功功率，為了有效補償發電機組的無功功率損失，需要安裝動態無功補償裝置(SVC或SVG)，或者更為先進的SVG設備來校正。隨著風力發電規模的越來越大，這就導致風力發電機組對于整個國家電網的影響也越來越大，風力發電機組產生的不穩定性因素對于電網的沖擊也在相應地增大，一不小心就會使得整個國家電網的系統陷入混亂狀態，失去穩定性。

3 風力發電的有效控制措施

3.1 增強控制電壓穩定性

(1)風電并網后，機組中共同連接點的短路容量比和電網線路X/ R比是讓風電機組電壓常常波動的關鍵因素之一。所以，這一比值的提高，完善之前的電網構造，選取最好的線路X/R比值，也就變成了提升電壓穩定功能的有效辦法。(2)使用靜止無功補償器(SVC)把風力發電功率波動對于電網電壓影響減小。一個發出有功功率﹑吸收無功功率的特別元件就是風電場，風電場的電壓常常非常低，尤其是目前的風電場所并的體系電網電壓相對低，又相對小的系統容量，運用SVC改善體系電能質量與提升體系的穩定性是一個有效的方法。(3)風電并網的形式努力研發并更新，如果能夠使用雙向晶閘管控制的軟啟動裝置，經過把風電場并網時的沖擊電流掌控在1.5倍左右的額定電流，從而讓原電網體系的沖擊減少，打造一個穩定的并網環境。(4)優化風電并網形式。如果在交流并網時，使用可控硅軟并網，或者基于電壓源換流器技術的輕型直流輸電技術等，都是風電并網時相對理想的連接形式，交流體系的電能質量能夠有效的改善并提升并網的穩定性。

3.3 風力發電規模的科學設計

首先基本上依據風電穿透功率極限與風電場短路容量比這兩個指標來判斷風力發電規模的大小。在風電穿透功率極限這個概念中，需要注意風電穿透功率與風電場裝機容量和系統總負荷有關，兩者之間的比例就能確定風電穿透功率的大小，而風電穿透功率極限，就是風電穿透功率的最大值，反映出最大的風電場裝機容量。另外一個指標就是風電場短路容量比，其內容包括風電場額定容量與該風電場與電力系統的連接點的短路容量之比。其中短路容量主要表示網絡結構強弱情況，當短路容量小就可以說明該節點與系統電源點的電氣距離大，聯系不緊密。風電場接入點的短路容量比大表明系統承受風電擾動的能力弱，對于短路容量指標在歐洲需要達到4%左右，日本需要更寬松達到10%左右也是可以的。其次就是需要考慮風電場最大注入功率的影響，這就需要從風電場的運行特點以及其他設備的調節能力還有網絡結構等因素來研究。

風力發電在我國可以非常好的全面開展，除了具有無污染和可再生的特征以外，還具有本身的獨特作用。在對風力發電場建設的階段，所占用的土地面積非常小，也就是對土地的要求相對的很小。在當今社會，風力發電科技已經變得相當先進。只要在風力資源豐厚的區域也就可以高效地運用風能來產生電能，期間也就很自然地沒有運送以及相關的花費，下降了電能的資本消耗。因此，必須加大對風力發電的操控管理，為國內的供電量提供進一層的保障。

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