風電并網對電力系統調度運行的影響分析

康小亮

摘要：隨著傳統能源的枯竭殆盡，我國電力事業也受到極大的影響，面對的當前新能源并網電力系統調度運行工作也發生很大變化。文章主要對風電并網下電力系統調度問題進行分析，并探討相應的解決對策。

關鍵詞：風電并網;風力發電;電力系統;調度運行

引言

風力發電是最天然的方式，它不會破壞自然環境，而且是可持續能源，取之無禁，用之不竭，是最先進的技術之一，受到各地電力企業的喜愛。同時，隨著技術的逐漸提高，有些問題也隨之暴露出來，因為風是自然產物，所以有許多不確定因素，比如風速、風力等，這些不確定因素極大地影響了風電并網之后的系統運行，主要是影響了發電系統的頻率、以及電壓的穩定，這對于我國發電行業的發展，有著不可忽視的影響，因此，我們必須對此進行研究，從根本上去解決此問題。

1我國新能源風力發電研究現狀

面對嚴峻的資源緊縮條件，嚴重的環境污染和生態系統破壞，我們必須樹立生態文明觀，尊重自然，保護自然，走可持續發展道路。在快速發展的背景下，可再生能源面臨一系列限制行業快速發展的問題，因此，有必要對可再生能源發展的戰略意義充分了解以便于解決問題。為此，中國發布了《可再生能源法》，其中體現出了我國對新能源研究發展的規劃，預示著新能源會成為我國能源發展中的重要組成部分，自2006年起，歷經了十余年的研究發展，我國風力發電水平越來越高，我國也逐漸成為了可再生能源大國。目前我國風力發電產業發展速度迅猛，無論是風力發電的增長率還是總裝機量都在不斷發展我國對于風力發電所需要的一般零件都能夠實現"自給自足"，但是勵磁系統和一些對在技術方面要求比較高的元件仍舊需要從國外進口才能得到要求，因此我國還需要在這方面繼續發展，才能夠進一步提升風力發電能力。

2風電并網對電力系統調度運行的影響

2.1電壓問題

風電并網之后，從運行情況分析，我們可以看到電力系統出現了或大或小的不穩定現象。我國相關部門專門出臺了一系列文件，明文規定了風力發電機以及發電網之間的一些參數及運行條例，同時，對風力發電機組并網之后，在操作過程中出現的一些情況做了硬性規定。第一，在風力發電機組運行的時候，如果系統電壓不穩定甚至出現震蕩，相關人員需要第一時間報告給上級部門，絕對禁止在電壓不穩定的時候，自己擅自做主，采取措施。第二，在第一條硬性要求的基礎上，我國出臺的文件還規定了并網之后的電力偏差系數不得超過±10%，在此基礎上，電力系統可以正常運行工作，但是，一旦系統偏差超過±15%，就不應該繼續運行，否則會對系統造成巨大傷害，帶來經濟財產損失。

2.2功率可控性問題

從實際的工程運行的角度進行相應分析，以實現基礎的功率可控性內容為基礎，促進整個合理性的相關功率內容的有效實施：第一，頻率變動;第二，由于整個處理的過程中相應的功率變化使得整個可控性的問題得到相應的解決。另外，由于風速的波動，風力渦輪機的有效輸出會隨時間變化。通常，發電機使用其額定動能提供其額定功率的時間段以慣性時間常數為特征來表示。 如果慣性時間常數越小，則其旋轉動能也會越小，從而故障期間系統頻率變化則會越快。

2.3諧波影響

風力發電并網過程中會產生一系列諧波，而對電網整體運行狀態產生影響，可以通過兩種主要方法對其進行分析。首先是逆變器形成的諧波。其次，并網后后運行期間也可能會產生諧波。諧波進入電網會造成污染，直接影響整個結構的電能質量。同時，軟并網技術也常用于風電并網，并且在整個并網過程中會產生沖擊大電流。如果切出風速低于外界風速，則風機將超出額定處理條件，同樣也會對整個電網電能質量產生影響。

3風電并網電力調度運行的提升策略

3.1遵循能源發展原則

風力發電技術需要遵循新能源發展原則，首先，需要遵循安全發展原則，風力發電既要能夠滿足電力系統安全負荷要求，同時也要和各類電力能源相互調劑，從而確保電力能源傳輸的穩定性、安全性;其次，需要遵循經濟性發展原則，以新能源發電總量為指導內容，結合風力發電的技術特征，實現風力發電的技術、投入、收益均衡協調。一方面，要實現風力發電和常規電力發電的相互協調;另一方面，需要協調風力發電工程建設和電網建設之間的關系，從而讓電力系統的調節能力得到保證;最后，要遵循有序發展原則，實現陸地、海上風力發電的協同發展，從而完成我國風力發電建設目標。

3.2平抑功率波動

電網穩定性差和風電系統電能質量低的根本原因在于輸出波動和控制難度。通過有效引入ESS并提供控制策略，當風電連接到電網時，可以減小隨機變化的風速對風電輸出的影響，從而減小風電輸出的波動。近年來，人們對利用ESS抑制風電波動進行了更多的研究，并從這些效應中產生了許多有價值的信息。研究方面可分為單機應用和風電場應用。從獨立的角度來看，相關研究提出在DFIG（Doubly Fed Induction Generator，雙饋異步風力發電機）母線上并聯超級電容器，用于通過相關控制策略減弱風力發電機的功率波動。相關文獻不僅驗證了它，而且研究了儲能容量，指出儲能和波動的有效改善主要取決于風機的輸出。對于風電場中的單個單元，由于諸如尾流效應的許多因素，難以及時準確地預測輸出，并且在實際情況下難以實現。相關文獻提出通過模糊控制和在飛輪儲能裝置的并聯母線上使用永磁風力同步單元來抑制風力渦輪機的功率輸出波動。這在相關文獻中，已進行了大量的理論分析，并驗證了控制策略的實用性。

3.3并網諧波控制

想要降低風電并網對電網運行狀態的影響，需要選擇合適有效的方法來進行電能質量控制，比較成熟的方法如抑制諧波。可向系統增設靜止無功補償設備，利用其所具有的判斷無功功率狀態是否變化的特點，來對可能產生變化的無功功率狀態進行可靠跟蹤，實際應用準確度高且反應迅速。并且，增設的靜止無功補償設備還能夠調節電壓的起伏程度，例如因為風速變化不穩定時，使得電壓大小起伏變化，以此來有效消除諧波，保證風力發電機組的運行狀態不會影響到電網的電能質量。

3.4提高風電低壓穿透力

LVRT（Low Voltage Ride Through，低電壓穿越）問題是風力發電中最常見的問題，它影響整個系統的穩定性。以基于提高風電并網系統的LVRT能力為基準，將從以下2個方面提出針對性舉措：（1）以不斷優化提高電力系統的控制策略為首先舉措;（2）通過加大硬件設備設施的投入用于LVRT能力的提升。雖然措施可行，但2種方法各有利弊，后者是需要重大資金的投入。通常，電力系統將通過配置ESS來增加LVRT能力。由于電網故障是短暫的，因此能量存儲系統需要具有快速響應能力，同時，它可以在電網故障的情況下有效地掛起網絡。

3.5增設有源電力濾波設備

風力發電并網技術的應用，為避免過程中出現電壓閃變問題，為了補償負載電流，必須在負載電流明顯波動之前補償負載變化產生的無功電流。在風力發電系統中，有源電力濾波器設備利用可關斷電子設備更換系統電源來確保僅將電網系統提供正弦基波電流。

4結語

綜上所述，風力發電產業是我國新能源產業中的重要組成部分，有著良好的發展前景，所以要對當前風力發電存在的問題給予足夠的重視，在市場建設上、技術發展上給予足夠的支持，從而為風力發電產業營造一個良好的市場環境，為我國新能源技術的進一步發展奠定基礎。

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