試析大規模風電接入對電網調度的影響

魯倫　張鵬　施大偉

【摘要】大規模的風電接入電網在新時期起到了很大的作用，是一種頗具意義的重大選擇。本文主要針對大規模風電接入對電網調度的影響進行了簡要分析與探討。

【關鍵詞】大規模風電;接入;電網調度;影響

風電作為一種高效的清潔能源，是一種常見的可再生能源，在我國社會經濟可持續發展的大環境下，大規模的風力發電已經成為風能資源豐富地區關注的重點。但是在實際上，大規模風電接入會對電網調度運行產生直接影響，所造成的凈負荷變化將會貫穿于電網調度的始終，因此應該得到相關人員的關注。

1大規模風電接入對電網調度的影響

1.1對電網電壓系統造成的影響

在實際用電過程中，大規模風電接入對電壓系統的影響主要取決于電場的規模以及風電在整個電網系統中的比例大小。對于一般風電場而言：風電所占比例越小，其接入點對電壓的影響就越小，甚至很多時候電網的系統中的電壓是穩定的。相反，當風電場在整個系統中所占比例越大時，風電所產生的能量可能會引起電壓和電網系統的大規模波動，這對于風電設備和電網調度工作而言有一定的制約性，所以企業要根據實際電場規模進行合理的風電接入。

1.2對有功功率造成的影響

作為電網運行系統的核心，有功功率的調度不僅會影響電網設備的運行功率，同時還有可能造成電網系統安全故障，對此很多電力企業都會采用自動調度控制（AGC）的方法進行電網安全調度。但要注意的是，自動調度控制由于缺乏有效的數據支持，很可能導致調度功率和頻率出現矛盾。通常我們最常見的問題有風電的實時監測數據和電網負荷預測數據出現較大差異，尤其是當大規模風電機組被接入之后，風電的隨機性和不可預測性就會使整個有功功率的性能受到較大影響，這對于電網系統穩定是不利的。

1.3對電網調節量的影響

電網在運行過程中，整體的負荷電量會隨時發生改變。當電網的負荷出現驟降或是驟增情況時，電網臨時協調的風力其負荷量和變化功率是不均衡的。而風電接入電網調度之后，電網的協調動作是可以配合完成風電總變化方向和負荷電量的，這就是所謂的凈負荷轉變。但要注意的是，電力企業要根據風電分布情況計算出電網調節量的大小，并且要掌握好凈負荷的散布規律，才能有效地把控風電接入的調節量變化。將2019年作為探究對象得出，風電場電網調節點的時間間隔分別為：15min、30min、1h，而各時間段凈負荷的轉變量基本都會超過了負荷的有效轉變量，對于較低的轉變量會直接進行累積，這也意味著風電接入后電網的調節量隨之提升。

1.4對電力系統穩定性的影響

在實際中，當風電的規模較小時，電網調度的整體功率和設備負荷是比較小的，對此電阻的電力損耗也會隨之減小，而將風電接入電網系統之后雖然整個電網電壓的穩定性得到了保護，但這也僅局限于小規模的風力發電。對于一些規模較大的風力發電而言，當風力的變化較大，其電能的電波就會大幅度增加，造成這一現象的主要原因在于風力發電機會產生無用功變化，這樣大幅度的變化會對電網電壓的整體穩定會帶來巨大沖擊。由此可以看出，電力系統的穩定性與規模和接入風電設備有著緊密的聯系。但還要注意風力發電機的功率、型號，因為風電接入電網的位置不同、設備型號不同、規模不同，其對電力系統和整個電網電壓造成的影響也是不同的，對此，企業一定要根據實際情況進行有效判定。

1.5對電網運作設備的影響

大規模風電接入電網之后，通常會對電網的調度、協調作用、負荷追蹤、機組開關等產生一定的影響。這時電網要加大一級備用設備的功率的均衡變化量，其目的在于有效控制風電轉變系數，維持電網電壓穩定。其次，風力的轉變與風場的地形、地段環境有直接的關聯，所以一般電網調度所需的一級備用都比較小。隨著大規模風電接入后，電網的凈符合的預估值會有所增加，這代表風電對電網運作設備有一定的影響。一年當中，風電的預估值是不斷積累的，長時間下也會出現對消的現象。因此，在實際中企業要明確電網運作設備在大規模風電接入點的添加以及在整個運行過程中的作用。其二，企業還可要通過簡單的風電調度預算誤差來尋找問題散布原因，從而獲得傳統風電調度結果。之后再將這些數據利用科學的手段依次運用到實際的電網運作設備中作為備用數據，這樣做的目的是為了有效提升大規模風電接入后電網的備用容量，以便于后續的風電銜接所用。

1.6對電網保護裝置的影響

為了保護整個電網系統的安全，一般的電力企業都會根據電網分布情況進行保護裝置安裝，這樣做的目的在于電網在發生故障時，保護裝置可以及時切斷一切電路，避免大規模電力事故的發生。但是隨著大規模風電設備的接入，電網保護裝置也會受到波及，尤其是當裝置長時間的運作下，電網會引起電壓和電流的波動，如果波動太大，原有的保護裝置就會根據自身設定保護數值進行線路保護。但由于電網設備都有一定的特殊性，所以根本不能全部更換。試想，由于原保護裝置的保護值較小，一些新型大型風電設備運作功率較大，一旦風電接入電網進行運作原有保護裝置就會在裝置沒有出現故障情況下進行誤判，這樣一來就會引起整個電網系統的正常運轉，這對電力企業而言是一種較大的經濟損失。因此，企業要根據實際情況進行電網保護裝置的安裝，避免由于保護裝置安裝不當而給電網系統帶來一定的安全隱患。

2電網調度相關問題整改措施

2.1加強天氣預估

首先，在實際的電網調度中，電網備用都是通過均衡預估誤差來確定的，但傳統情況下的備用是無法真正做到均衡預估的，尤其是對于極端天氣而言，天氣驟變不能反映近期的電網備用情況，這時就需要利用加強天氣預估，提前、多次對不同時段的天氣進行預估，從而提升電網調度穩定度。其次，還可以通過強化負荷預估誤差和強凈化負荷誤差來進行電網安全調度，從而針對極端天氣做出有效的應急預案。

2.2提高電網電壓的安全性和穩定性

首先，電力企業可以應用二級電壓控制系統對整體電網進行安全把控。要知道風電大多是采用自然風力進行發電，自然天氣變化幅度越大電網電壓的波動幅度就會越大，這對于整個電網系統而言非常不利。但是如果采用二級電壓系統，就可以通過樞紐節點減少外界因素對電網電壓的沖擊，這樣一來電網調度的壓力就會變小，其電網系統的安全性和穩定性就會提高。其次，可以有效地提升電場風機的低電壓穿越力，要知道風力不足的情況下，電網電壓的供電能力就會減弱，電流輸出能力也會出現不足以及電力機組運轉出現一定的運行故障，這對電網系統而言具有較大的危害，對此，企業一定要不斷地提升電場風機的低電壓穿越力，保證電網系統可以在安全、穩定的環境中運行，從而最大限度地降低電網系統的安全風險。

結語

現階段大規模電網接入已經成為不可避免的發展趨勢，因此對于工作人員而言，需要進一步把握電網接入對電網調度的影響，及時提出應對措施，這樣才能最大程度上保證電網安全。

參考文獻

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