風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)調(diào)度運行的影響

朱雲(yún)榜

（中國大唐云南發(fā)電有限公司新能源分公司，云南 昆明 650000）

引言：風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)前中國三大電力中最為天然的發(fā)電方式，其對自然環(huán)境的破壞程度最小，且取之不盡用之不竭，是當(dāng)前國家重點發(fā)展的行業(yè)，但是其也會受到風(fēng)力、風(fēng)速等多方面的影響，這些因素會對發(fā)電系統(tǒng)本身的電壓與頻率等造成較大的影響，因此對其進行探究，進而降低其對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響已經(jīng)勢在必行。

一、電力系統(tǒng)頻率研究

（一）電力系統(tǒng)維持穩(wěn)定的必要性

在過往的相關(guān)科研項目研究中，很多專業(yè)的研究者將電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究集中在功用與電壓兩個方面，但是對于電力系統(tǒng)本身的頻率穩(wěn)定性卻有所忽略。在社會需求的逐年增長下，電力系統(tǒng)本身所承擔(dān)的負(fù)荷亦在逐步變大，在這種情形下頻率失穩(wěn)狀況時有發(fā)生，這給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來了較大的安全隱患。因此對電力系統(tǒng)調(diào)度運行時的頻率穩(wěn)定性進行科學(xué)、系統(tǒng)的、深入的研究已經(jīng)勢在必行。研究電力系統(tǒng)中風(fēng)網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性的方法分為動態(tài)與靜態(tài)兩種方式，其中動態(tài)研究方式有著過于緩慢復(fù)雜的過程，難以在迫切情況下解決燃眉之急，且在實際的頻率維穩(wěn)時難以起到對應(yīng)的作用，因此文章從靜態(tài)的角度進行風(fēng)電系統(tǒng)維穩(wěn)的研究，而靜態(tài)研究又分為直接法與快速評估法，應(yīng)根據(jù)風(fēng)電并網(wǎng)的實際狀況選擇對應(yīng)的研究方法。

（二）風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)頻率分析

與火力發(fā)電、水力發(fā)電相比，風(fēng)力發(fā)電相對來說有著較大的不確定性，在穩(wěn)定性以及強弱波動性方面相對較差，功率輸出受到自然風(fēng)力的影響較大，難以通過人力調(diào)節(jié)對其進行控制。風(fēng)力發(fā)電在我國已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年，有著較大的、完善的、具體化規(guī)模，將風(fēng)力發(fā)電納入當(dāng)前的發(fā)電網(wǎng)絡(luò)對于提升風(fēng)力功率以及波動的穩(wěn)定性有著較大的提升作用。從電力安全運行方面來講，在現(xiàn)階段整體的電力網(wǎng)絡(luò)中，風(fēng)電場本身即為一個涵蓋范圍較廣的干擾發(fā)生源，對穩(wěn)定電力系統(tǒng)有著較大的影響。因此為提升風(fēng)力發(fā)電的功率穩(wěn)定性及其本身的工作效率，以及加強對風(fēng)力資源的挖掘，需強化對風(fēng)電并網(wǎng)后系統(tǒng)頻率的研究工作，以此來保障資源的最大化利用[1]。

（三）實踐探究

為對風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)調(diào)度中出現(xiàn)的頻率變化狀況，可借助風(fēng)速模擬機、算力模型等輔助工具進行對應(yīng)的試驗來探究電力系統(tǒng)頻率所處的高度以及本身的穩(wěn)定性，以此來得出準(zhǔn)確的結(jié)論。實驗主要目的是觀察與對比風(fēng)電并網(wǎng)之前與之后電力系統(tǒng)本身的頻率變化狀況。其次還需觀察在不同條件的風(fēng)速下，發(fā)電機組并網(wǎng)前與并網(wǎng)后對應(yīng)的實際數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)的頻率以及對應(yīng)的影響程度。最后即需探究在同等風(fēng)速條件下不同負(fù)荷時發(fā)電機組并網(wǎng)前與并網(wǎng)后，發(fā)電機組整體以及對應(yīng)的頻率受影響狀況。

1.風(fēng)電并網(wǎng)之前與之后電力系統(tǒng)頻率變化探究

根據(jù)關(guān)于風(fēng)電并網(wǎng)之前與之后電力系統(tǒng)頻率變化制定對應(yīng)的曲線圖，觀測對應(yīng)的曲線圖發(fā)現(xiàn)風(fēng)電并網(wǎng)前電力系統(tǒng)本身的頻率沒有大的變化變化，而在風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)本身的頻率變化呈現(xiàn)出幅度較大的不規(guī)則狀態(tài)。

2.風(fēng)速不同狀況下風(fēng)電并網(wǎng)之后電力系統(tǒng)頻率變化探究

風(fēng)速不同狀況下風(fēng)電并網(wǎng)之后電力系統(tǒng)頻率變化情況可繪制對應(yīng)的曲線圖來進行比較，用曲線a、曲線b、曲線c 等來代表不同風(fēng)速下電力系統(tǒng)本身的頻率變化狀況。觀測繪制的圖中曲線狀況可知，雖電力系統(tǒng)頻率會較大程度地受到風(fēng)速的影響，且在波動頻率上有著一些差異，但是趨勢基本一致。由此可作出以下判斷：風(fēng)電并網(wǎng)后，風(fēng)速的不同會對電力系統(tǒng)的頻率波動產(chǎn)生不同程度的影響，其后再在具體的實踐中進行該項判斷的論證，得出一致的結(jié)論。

二、考慮風(fēng)電機滑差的電壓穩(wěn)定分析

將滑差S 作為風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)調(diào)度運行分析的變量，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電機模型，將風(fēng)速間斷性、負(fù)荷、滑差以適宜的方式在潮流算法中融入，按照固定的流程計算出對應(yīng)的潮流算法結(jié)果，以此來電壓不穩(wěn)定節(jié)點觀察依據(jù)，并為其后的相關(guān)工作提供對應(yīng)的可靠數(shù)據(jù)支撐與指導(dǎo)，與傳統(tǒng)形式的計算方式相比，該計算分析方式可較為準(zhǔn)確的指出造成電力系統(tǒng)出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的具體原因，并明確其不穩(wěn)定電壓產(chǎn)生的具體范圍。滑差在隨機負(fù)荷以及對應(yīng)風(fēng)速的狀況下顯示的電壓靈敏度指標(biāo)如下所示[2]。

（一）考慮滑差S 的潮流計算

按照以下公式進行對應(yīng)的計算：S=n/n1，其中S 指的是電力系統(tǒng)的滑差，n 指的是轉(zhuǎn)子所處的轉(zhuǎn)速，n1指的是同步轉(zhuǎn)速。Pr=-（1-S）RrI2r/S，其中Rr 指的是異步電動機轉(zhuǎn)子的實際電阻，S 指的是滑差。由以上公式可以看出，若是S 發(fā)生變化，Pr 亦會同步發(fā)生變化。按照功率平衡原則來說，風(fēng)力發(fā)電機組本身的機械功率與其有機功率始終保持在相等狀態(tài)，若是功率難以保持平衡，則需根據(jù)風(fēng)電機組所處的狀態(tài)以及變化需求進行滑差S的定向調(diào)節(jié)，以此來維持二者始終處于平衡狀態(tài)[3]。綜合考慮風(fēng)電機組本身的滑差以及對應(yīng)的風(fēng)速隨機性變化，可列出對應(yīng)的潮流計算公式，按照其對應(yīng)的公式來分析其實際的變化情況：

（二）滑差后的靈敏度指標(biāo)

一般情況下在分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中變量中一系列較為微小的數(shù)量變化狀況時，可借助靈敏度等對應(yīng)的指標(biāo)來進行計算與測量，以此來把握風(fēng)電系統(tǒng)電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)時具體的靈敏度，可以以下方程式來闡述風(fēng)電系統(tǒng)的潮流方程表達式：f（x，u，p）=0，方程表達式中的x 指的是系統(tǒng)中的狀態(tài)變量，u 指的是控制變量，p 則會通過實際參數(shù)展開應(yīng)用，比如在無功負(fù)荷與有功負(fù)荷方面的應(yīng)用。據(jù)此，通過潮流可行解點線性化能夠得出以下較為完整的關(guān)系式：Δx=-Δu·σf/（σu）·[σf/σx]-1-Δp·σf/σp·[σf/σx]-1=ΔuSxu+ΔpSxp。試中Sxp指的是當(dāng)處于x 狀態(tài)變量時，參數(shù)p 變化時對應(yīng)的靈敏度，Sxu指的是當(dāng)處于x 狀態(tài)變量時，參數(shù)u 變化時對應(yīng)的靈敏度[4]。

（三）風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)電壓技術(shù)相關(guān)規(guī)定

按照上述的分析以及實際狀況來講，在進行風(fēng)電并網(wǎng)之后，電力系統(tǒng)本身的電壓穩(wěn)定性明確受到了不同程度的影響。為協(xié)調(diào)好電網(wǎng)與風(fēng)力發(fā)電機組間的運行關(guān)系，我國先后出臺了一系列專業(yè)的技術(shù)規(guī)定，并對風(fēng)電機組在并網(wǎng)后的系列電力調(diào)度過程提出了各種細(xì)致的要求。具體的要求主要表現(xiàn)在以下三個方面：

其一，若是風(fēng)電在完成并網(wǎng)活的運行途中出現(xiàn)電壓震蕩的狀況，應(yīng)向電網(wǎng)調(diào)度管理部門呈送對應(yīng)的報告已說明具體的情況，在電壓處于不穩(wěn)定的狀態(tài)時禁止私自合閘送電；其二，該次技術(shù)規(guī)范明確規(guī)定了風(fēng)電機組在完成并網(wǎng)后的系列運行電力偏差，在電壓偏差控制在10%以內(nèi)時，可維持風(fēng)電機組保持正常運行；其三，若是風(fēng)電機組超過電壓穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)值的15%，應(yīng)立即將其停止以避免其導(dǎo)致更廣范圍的損害，還需按照國家的相關(guān)規(guī)定以及行業(yè)安全法則采取對應(yīng)的措施來解決對應(yīng)的問題，如此才可最大限度地避免風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)調(diào)度的負(fù)面影響，維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行[5]。

結(jié)語：探索風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)調(diào)度運行的影響，文章從電力系統(tǒng)頻率波動以及電壓穩(wěn)定性方面，在風(fēng)電并網(wǎng)后對電力系統(tǒng)調(diào)度運行各方面的影響進行了論述與分析。并借助后續(xù)的實驗數(shù)據(jù)進行了驗證，再結(jié)合系列的數(shù)據(jù)計算分析對研究的中心內(nèi)容進行了檢驗，證明了其研究觀點的正確性。風(fēng)力發(fā)電作為一種無能耗與無污染的綠色發(fā)電工程，在其后的電力系統(tǒng)發(fā)展中必將扮演著越來越重要的角色，并承擔(dān)更加重要的使命與責(zé)任，因此對電力系統(tǒng)中存在的相關(guān)問題進行研究與探討并促進其的穩(wěn)步發(fā)展，對于我國整體電力系統(tǒng)的快速發(fā)展有著積極的意義。