風電并網運行的頻率穩定問題研究

董盛春 仝輝

摘要：風力并網運行是當前我國電力事業新能源發展的重要基礎，風電并網運行對電力系統頻率穩定造成極大困擾，做好頻率穩定控制具有重要意義。文章通過對頻率穩定問題進行分析，提出相應的改善措施。

關鍵詞：風電并網;風電運行;并網運行;頻率穩定

作為一種新型能源，風能具有很多優點，如無污染，來源廣泛等，使其被社會各界廣泛關注，并應用到電力實業當中，為我國電力實業的發展提供了重要幫助。然而，風電與電網連接時，往往會對整個電網造成一定影響，不利于電力能源的使用，對社會的發展造成一定危害。因此，對風電發展與并網技術進行研究具有重要意義，為風電與電網有效結合奠定良好基礎。

1風電并網的必要性

傳統的發電是利用燃煤或燃氣燃燒使熱能轉化為動能，然后轉化為電能，會形成大量的氮氧化合物和碳氧化合物，對環境造成不利影響，而且處理發電帶來的二次污染費用十分高昂。而風力發電和太陽能、水能發電一樣，都屬于綠色自然能發電范疇，清潔無污染，對我國的綠色可持續發展具有促進作用。另外，我國風能資源豐富，具有風能發電的基礎優勢，而且近些年來風能發電量迅猛增加，為我國工業發展做出了積極貢獻。在我國的發展規劃中，2020年要實現20GW的風電發展目標。風力發電的一種形式是離網型，即自行成網，不接入電網系統，和水利發電相結合能解決偏遠地區的供電需求。但是，離網型風電形式沒有充分發揮出風電的巨大優勢，故此風電并網成為一種趨勢。因為除了環保優勢，風力發電占地少，建設工期短，而且最主要的是可以進一步實現智能化電網管理。再者，并網之后，風力發電廠可以獲得電網補償和支撐，從而進一步提高風能利用水平，以提高潔凈能的利用價值。

2風電并網運行的頻率穩定問題

雖然風電具有污染小，可再生的特點，但將其接入到電網后，將會對整個電網造成一定影響，具體來說，主要包括以下幾個方面：第一，降低電能質量。以往階段，風電裝機容量較低，且通過異步發電機的方式，將其接入到配電網內，雖然這樣接入較為方便，且成本較低，但由于設備性能較差，很容易受到外界沖擊，因而很容易產生一些不良現象，如諧波污染等，降低了電能的質量。第二，風電場運行時，會利用一定的無功功率，而將其接入到電網后，由于容量的增加，導致無功功率缺失，進而使電壓產生波動。第三，對于風電來說，存在不穩定的特點，受到這一特點的影響，導致其失去出力時，將會導致電網頻率降低，風電占比越高，這一現象更加顯著。第四，風電的接入，對以往電網產生了較大的變化，為了確保整個電網順利運行，電力單位應重新對其進行規劃[1]。

3風電并網運行下頻率穩定提升策略

3.1優化風電工程建設布局結構

為了進一步有效推進我國風能發電網建設與發展，根據我國不同地區的實際情況，在風電并網技術推行以及風電網建設過程中推行“閉環結構開環運行”的方式，通過此種運行方式可以有效保證電網運行的穩定性。其根本原因在于電網網絡建設過程中，電網網絡主要表現為一種環形的狀態，一旦發生線路方面的故障，就會轉變為一種輻射形態。因此，如果是線路出現故障，需要及時聯系有關工作人員合理運用開關，將電能運輸通過其他線路進行傳輸，保證電力系統的正常運行，保證電力用戶不受影響，最大限度地避免電能損耗，保證電力設備與發電機組的安全、穩定和高效運行。

3.2無功補償方式

通過大量時間研究表明，在風電并網時，存在很多問題，其中，最為常見的是電壓穩定性較低，而導致這一問題出現的主要原因則是風電設備運行過程中，需要一定的無功功率表，特別是異步發電機，這一問題更加顯著。所以，想要使電網更加良好的運行，應采取科學、合理的無功補償方式，具體來說，可以從以下幾個方面著手：第一，在現有風電系統內，安裝動態無功補償裝置，如SVC補償器等，通過這類設備的使用，優化風電的暫態性能，增加風電場的最高容量。確定SVC容量時，不僅要考慮SVC的調節性，同時還要集合風電場的容量，關注電網的內部結構等。第二，改進電網結果，或者是提高符合功率，也會增加風電容量，并優化風電暫態性能。第三，對風電系統進行檢查，確保其無故障之后，將低電壓的部分隔離，使得整個風電系統運行時，能夠一直采用最佳的控制方式。但需要注意的是，若隔離部分較多時，應分析電網調控性能，確保低電壓部分隔離的同時，不會對調節功能造成較大的應用，使電網可以安全、穩定的運行[2]。

3.3提高電能消納水平

電網供電可靠性和電能消納水平有直接關聯。在現如今沒有實現全國電網智能聯網的情況下，若地方發電量超過用電量，會造成窩電現象，而窩電會阻礙風力發電并網，因為本身燃煤發電、燃氣發電已經足夠本地電能消費，自然無須風力發電，會導致風力發電設備擱置，造成社會資源浪費。提高電能消納水平，應鼓勵當地經濟建設過程中提高電能利用水平，但是因為電能是有償消費，價格影響之下會抑制消費能力，需要考慮當地的具體情況，再調整價格。這就需要市場機制充分地進入電力市場，實現靈活的消費機制，刺激當地電能消耗。只有如此，才能使當地風力發電融入電網中，提高潔能發電使用率，改善當地的環境水平。

3.4降低功率耗損以及電網壓力

電網功率通常劃分為兩種：有功率消耗;無功率消耗。要想更好地對風電網的有效功率進行計算，需要選擇合理的導線路徑，在傳輸量最大的基礎上降低電阻的壓力值，最大范圍內降低以及減少有效功率的損耗，保證有效功率傳輸的高效性。對產生的無效功率，要依據風力發電場的實際情況，有選擇地選用專業變壓器來負責電場的供電以及發電，針對性地進行無功補償。在我國當前風電新能源的發展現狀及其并網技術的發展現狀來講，整合風力電網資源，開展無功補償，采用并聯電容器、同步調相機以及靜止無功電力補償器三種電力損耗無功補償的方式。充分結合電網的基本特點以及電網建設的基本需求，針對性選擇可以最大限度降到風力電網運行負荷的建設方案，有效降低功率損耗，創造更多的經濟價值與社會效益[3]。

3.5風電功率評估

對風電進行轉化時，需要采用很對并網技術，其中，最主要的是對風力發電量進行評估。首先，在該技術當中，主要應用了天氣遇到的分析信息，由于我國天氣預報技術較為完善，使得其采集到的天氣信息較為準確，為風力發電以及并網提供了良好支持。其次，通過對風電設備周邊信息的采集，準確掌握風電場所的具體情況，并以此為基礎，確定出輪轂的風向，以及風力的流動速度。最后，利用上述得到的結果，可繪制出相應的功率曲線，從而推導出風機的實際功率。通過這一技術的應用，能夠為風機的選擇提供重要幫助，從根本上改善了預測不準確的問題，極大程度上提升了預測的精確度。

結語

綜上所述，風電并網是必然趨勢，是我國綠色可持續發展的根本保證。其中，關鍵點是如何降低風力發電具有的諧波、閃變現象，使其具有的反調峰特性降低。而最終的指向都是智能電網建設，因為其從微觀上可以確保風電并網更加順利，宏觀上可以實現全國電網聯網緩解窩電，使提高風電并網的效率。

參考文獻

[1]趙文江.有關風電新能源發展與并網技術的探討[J].電子制作，2017（18）：73-74.

[2]許國東，葉杭冶，解鴻斌.風電機組技術現狀及發展方向[J].中國工程科學，2018，20（03）：44-50.

[3]李浩.基于數據挖掘技術的風電新能源大數據平臺構建[J].電子技術與軟件工程，2019（21）：151-152.