風電場并網對電網電能質量的影響探析

陳晗 國電和風風電開發有限公司

在風力發電設備運行的過程中，風力會通過輪葉持續帶動輪轂進行旋轉運動，其持續由風能轉化成為機械動能。然后通過風力發電機將其機械動能在轉化成為電能。通過轉換器接入電網，最終實現對于電網的電力輸送。但是在風電場并網后會對電網電能質量帶來一定的影響，需要針對其影響內容進行分析，并且找到最終的影響因素。

一、風電場并網對電網電能質量的影響

（一）對電網的沖擊

從目前我國風電場并網對于電能電網質量的影響狀態進行分析，我國多數并網型風電場機，即普遍具有發電規模較大這一運行特征，風電場在并網運行的過程中，其所接入的電網需要輸出大量的電能，從而不斷地加大了并網型電網電能的輸出功率，其本身走向的是輸出功率高，并且波動性較為明顯的運行特征，也就是所謂的風電場。對風電場的影響系數、風電場在輸出電能時，其自身所帶來的輸出功率浮動波度相對較大。為此，由于其浮動波度的變化，電網受到的影響同樣會越來越明顯，其中最為明顯的就是頻率系數。基于這一種情況，應考慮到電網本身會受到電能輸出功率所帶來的正面影響和負面影響，但是其所帶來的幅度變化并不會完全改變電網自身在運行時的頻率，也就是說風電場輸出電能的功率幅度改變是電網發生變化的最基本誘因。雖然會引發一系列的連鎖反應，但是其最終并不會對電網帶來過大的影響，其一系列連鎖反應包括了電壓降低、部分低壓傳統型機組出現停機等問題，其最終帶來的后果是電網自身的運行穩定性在不斷下降，其頻率也在下降，而導致風減小，其中包括了風速降低，風力減小等，電網自身在運行時的穩定性也會受到負面影響。

（二）影響電網頻率與電壓波動、閃變

在整個風力發電機組運行的過程中，其受到了多個不同方面因素的影響，比如常見的有風剪切、塔影效應等，這些都會導致電網的電壓穩定性在逐步下降，在情節嚴重時還有可能會出現葉輪穩定性下降等問題，風力發電機組的輸出功率其大幅度波動等，而輸出功率的波動幅度也會隨著川流強度不斷提升，進而展現出相對較為明顯的加大現象，由此能得到兩個不同的結論分別是：第一，當前風電場并網之所以會對電能電壓產生質量影響，是由于大多數的風電場都存在著一個問題，就是機短路容量小，并且會分布在電網尾端。第二，由于在風電場運行的整個過程中，其外界因素是人為無法控制的，變化程度無法在短時間內對其進行確定，甚至出現了電網電壓的穩定性在逐步下降等一系列的波動，直接降低了電網電能在使用的質量。

（三）對諧波產生影響

在多數情況下，電網中的諧波是由鐵磁飽和設備、電弧設備以及電子開關設備等不同的內容共同組合而成。如果僅僅以風電機組的角度進行分析，風電場并網對發電機自身所產生的諧波影響直接選擇忽略不計，其原因是諧波電流的真正來源是風電機組中的電力電子元件。但是不僅要考慮到這種諧波電流，其所需要考慮到的內容較多，其中還包括了定速風電機組來說，對該機組而言，其整個的使用過程中，并不存在電力電子元件設備，那么則可以證明，在整個風電機組在運行的過程中，就不會產生諧波，在這一階段想要直接提高電網運行中的穩定性，首先要考慮的內容就是要求，工作人員直接將并網裝置安裝在其中，最終的目的是方便在后期工作的過程中能產生諧波電流，確保電網使用的穩定性和安全性，符合我國對電力企業的相關要求。

二、風電并網技術完善的有效措施

（一）加強風電項目工程管理，完善風電并網性能

風電項目工程對風電并網性能會造成很大的影響，所以相關的工作人員必須嚴格遵守風電項目工程的具體要求，深入到施工現場對風電項目建設的情況進行監督和管理，一旦發現存在問題或漏洞要及時指出并上報，分析出現問題的原因并制定科學合理的解決方案，能夠有效提高風電工程的整體質量。風電項目工程管理是風電場前期重要的準備工作，其質量會對風電并網性能產生很大的影響，因此風電場要加強對風電項目工程管理的質量管理，以此來提高風電并網的整體性能，確保風電并網的穩定性。

（二）降低功率損耗，緩解風電電網壓力

風電電網的功率損耗可以分為有功損耗和無功損耗兩種，對功率損耗進行研究可以解決風電電力線路之中存在的問題，通過降低功率損耗能夠降低風電系統的用電負荷，從而提高風電設備的使用壽命。所以風電場要對有功功率采用公式進行計算，將導線的路徑選擇合理的方式，從而最大限度降低電阻的壓力，使有功損耗盡可能降低；對于降低無功功率來說，要根據風電場的實際情況來選擇適宜的變壓器，對無功功率進行有針對性的補償，當前我國風電場大都采用整合電網資源、并聯電容器、同步調相機和靜止無功補償器等幾種無功補償方式，都能夠有效緩解風電并網的壓力，進而提高風電并網系統整體的穩定性和安全性。

（三）加強風電場隱患排查及治理工作

通常風電場并網安全運行階段出現的安全事故涵蓋工作人員的人身安全隱患和設備安全隱患兩個方面，管理部門要基于安全隱患排查管理機制，結合實際情況對風電場的并網運行可能存在的安全隱患進行反復的排查，并對工作內容進行評價以及合理的整改。做好科學有效的排查工作之后，就能夠在很大程度上提高風電機組并網的性能，保證設備運行質量。考慮到風電場工作周期的負責，定期組織相應的安全演練，針對演練過程中可能出現的問題做好調整，保證應急管理方案在發生不可避免的安全事故時能夠起到應有的作用。

三、結語

綜上所述，為了更好地推動我國風電新能源的發展，需要對其并網技術進行深入的研究，從多個角度、多個層面不斷完善并網技術，提高風電系統的穩定性、可靠性、安全性，為我國發電行業做出更大的貢獻，確保我國電能產業可持續發展。