大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)原因及對策

周超

[摘要]風電機組一旦發(fā)生大規(guī)模脫網(wǎng)事故，不僅會給電網(wǎng)運行穩(wěn)定性帶來影響，還會造成能源的浪費和設(shè)備的空耗。本文首先從技術(shù)層面分析了大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)的原因，并探討了解決風電機組脫網(wǎng)事故的對策和方法，為大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)事故的應(yīng)對和處理提供資料參考。

[關(guān)鍵詞]大規(guī)模；風電機組；脫網(wǎng)原因；對策

能源和資源是制約我國社會和經(jīng)濟發(fā)展的兩大關(guān)鍵要素，改革開放以來，我國對能源的依賴度越來越高。為了彌補能源的短缺和不足，新能源改革勢在必行。風能是一種清潔、無污染的綠色能源，在國家政策的大力支持下，在市場機制的不斷完善下，我國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)高速發(fā)展。現(xiàn)如今風力發(fā)電已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)并網(wǎng)供電，雖然其在供電體系中所占比例不大，但其價值卻日益被社會各界所肯定。在風電產(chǎn)業(yè)發(fā)展過程中，受技術(shù)、設(shè)備和經(jīng)驗的影響，也必然遇到這樣或那樣的問題。風電機組大規(guī)模脫網(wǎng)事故，更是擺在風電企業(yè)面前亟需解決的問題。

一、大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)的原因技術(shù)分析

大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)事故的發(fā)生，是由多種因素造成的。風電機組脫網(wǎng)事故的發(fā)生，不僅會降低電網(wǎng)系統(tǒng)的負荷，給電網(wǎng)供電和用電客戶的供電質(zhì)量帶來影響，而且還會造成大量無功功率的產(chǎn)生，影響電網(wǎng)供電穩(wěn)定性。筆者對風電機組脫網(wǎng)原因進行分析與研究，造成風電機組大國莫脫網(wǎng)的原因主要有以下幾點。

1.低電壓穿越能力的欠缺。

風電機組是以風能帶動風扇轉(zhuǎn)動完成發(fā)電的，這意味著風電機組的產(chǎn)生的端電壓會受風力大小的影響。在風力較大的時期，電壓相對穩(wěn)定，并且符合并網(wǎng)供電的要求。但在微風和無風天氣，端電壓就會降低。低電壓穿越能力，正是為應(yīng)對風電機組的這一情況設(shè)計的。具有低電壓穿越能力的風電機組，能夠在端電壓降低到一定值的情況下不脫離電網(wǎng)而繼續(xù)運行，甚至能夠為系統(tǒng)提供一定的無功以幫助系統(tǒng)恢復電壓。但我國部分研發(fā)較早的風電機組，并不具備低電壓穿越能力，也缺乏權(quán)威機構(gòu)對風電機組的低電壓穿越能力進行檢測，這導致風電機組故障時很容易發(fā)生脫網(wǎng)。

2.無功調(diào)節(jié)能力不足。

無功調(diào)節(jié)能力的不足，是國產(chǎn)風電機組常見的問題。一旦務(wù)工調(diào)節(jié)能力較差，不僅會影響設(shè)備的啟動速度，而且遇到低電壓穿越失敗時，還會導致大面積脫網(wǎng)。無功調(diào)節(jié)能力的不足造成的大規(guī)模脫網(wǎng)，在過電壓保護啟動風電機組斷路器動作后，也會造成機組脫網(wǎng)運行。為了解決這一問題，風電機組一般會在升壓站安裝無功補償裝置，但這些無功補償裝置的功率根本達不到補償?shù)囊蟆Ｓ捎谘a償相應(yīng)效率較慢，導致其無法滿足風電場的快速調(diào)壓需求，致使電網(wǎng)系統(tǒng)電壓變化無法得到有效調(diào)控，對風電機組的無功調(diào)節(jié)所發(fā)揮的作用有限，容易引發(fā)大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)現(xiàn)象。

3.風電機組缺乏對電網(wǎng)的適應(yīng)能力。

風電機組大多選擇在偏遠的山區(qū)或海濱，這是由于這些地區(qū)的風力較大，發(fā)電效能好。但這也給風電機組的維護和維修帶來困難，風電機組在運行過程中，受環(huán)境的侵蝕和設(shè)備固件的老化，設(shè)備的性能很容易下降。一旦設(shè)備性能下降，其配置和參數(shù)要求必然達不到電網(wǎng)系統(tǒng)的規(guī)定，這就容易導致風電機組因故障或性能下降脫網(wǎng)。除此以外，我國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)仍然處于摸索發(fā)展階段，很多風電機組配置和參數(shù)與電網(wǎng)要求標準不一致。這導致很多風電機組缺乏對電網(wǎng)的適應(yīng)性，容易發(fā)生脫網(wǎng)故障。

4.風電場運營管理不足。

風電場由于風電機組較為分散，因而其運營管理難度較大。由于我國風電企業(yè)缺乏相關(guān)的管理和運營經(jīng)驗，風電場運營管理并不科學、也不夠標準。尤其是由于專業(yè)人才的缺乏，風電機組運行和檢修人員的專業(yè)知識和技術(shù)水平嚴重不足，很多風電場的電氣設(shè)備容易發(fā)生操作事故，這進一步加大了風電場脫網(wǎng)事故發(fā)生的幾率。

二、大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)的處理對策

1.提高風電機組低電壓穿越能力。

風電機則應(yīng)該具備的低電壓穿越能力，我國的相關(guān)技術(shù)部門已經(jīng)制定了明確的技術(shù)標準。在建和投入運營的風電場應(yīng)該在國家相關(guān)標準的要求下對風電機組進行低電壓穿越能力的技術(shù)改造工作，同時還要加強對風電機組的低穿能力調(diào)試工作，并且對其效果進行準確的測試工作。通過聘請權(quán)威的測試機構(gòu)來制定合格的檢測報告，并將測試結(jié)果及時上報電網(wǎng)調(diào)度部門。只有提高風電機組低電壓穿越能力，才能切實的保證風電機組在微風、無風和故障的情況下，不會對電網(wǎng)供電帶來影響和沖擊，才能最大化的降低風電機組大規(guī)模脫網(wǎng)事故的發(fā)生幾率。

2.裝設(shè)合格的無功補償裝置。

無功補償裝置是提高風電機組運營穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵，為了降低風電機組脫網(wǎng)事故發(fā)生率，可以通過技術(shù)升級提高其工作性能。通過改進風電場的無功補償裝置，使其配置達到電網(wǎng)要求，調(diào)高設(shè)備的反應(yīng)速率。同時還要對無功補償裝置定期進行檢測，以實時檢測其工作性能和運行狀態(tài)，如果相關(guān)技術(shù)指標不能滿足電網(wǎng)規(guī)定的標準要及時進行整改。通過對該裝備進行專業(yè)的分析，遵循平衡性的原則，合理的對設(shè)備進行分層分區(qū)的管理，并將相關(guān)指標上報檢測部門進行分析，保證設(shè)備性能始終處于一個良好的狀態(tài)。

3.提高風電機組對電網(wǎng)的適應(yīng)能力。

首先，要加強對風電機組的運營維護與管理，確保風電場的所有風電機組都能處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)。只有提高了運營維護與管理水平，才能降低風電機組設(shè)備性能下降所帶來的脫網(wǎng)威脅。其次，要提高設(shè)備參數(shù)配置和定制保護措施，降低風電機組低電壓穿越能力和變流保護裝置之間的影響，確保風電機組所有工作狀態(tài)下，都能夠適應(yīng)電網(wǎng)的需求。除此以外，還可以通過提高風電機組的自動化水平，來提高對風電機組的控制效率，避免電網(wǎng)波動給風電機組運行帶來影響，切實降低風電機組脫網(wǎng)的頻率。

4.提高風電場和風電機組管理水平。

信息時代的來臨，給人們的生產(chǎn)和生活帶來了極大改變。實現(xiàn)風電場和風電機組的信息化管理，是解決風電場和風電機組管理困難的關(guān)鍵。這就要求風電企業(yè)要進一步加強對風電場的信息化建設(shè)成本投入，早日實現(xiàn)風電場和風電機組的信息化管理。除此以外，還要加強風電場的運營和管理水平，首先要制定定期巡檢制度，對風電場的風電機組和設(shè)備工作狀態(tài)細致把控。其次，要加強優(yōu)秀人才引進力度，確保風電場管理和運營維護團隊具有較高的專業(yè)水平。最后，要提高風電場現(xiàn)有員工的培訓力度，讓其能夠了解最先進的風電場管理理念，并掌握最優(yōu)秀的風電場運營管理方法。除此之外，還要設(shè)置風電場應(yīng)急預案，并經(jīng)常進行預案學習和事故應(yīng)急演練，確保風電機組脫網(wǎng)事故發(fā)生后能夠第一時間得到處理和解決。

綜上所述，雖然我國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)正處于探索和發(fā)展期，但其對我國新能源戰(zhàn)略的實現(xiàn)意義重大。為了促進風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，一定要扎根于風電場的實際困難，解決大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)的問題。相信隨著技術(shù)的進步、設(shè)備的升級和經(jīng)驗的積累，我國風電場大規(guī)模風電機組脫網(wǎng)事故將會越來越少，為風電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和社會主義經(jīng)濟建設(shè)作出更大的貢獻。