張國慨

[摘 要]在社會(huì)進(jìn)步和發(fā)展的同時(shí)，自然環(huán)境持續(xù)惡化，嚴(yán)重威脅到人類的生存和發(fā)展。為了謀求更長遠(yuǎn)的發(fā)展，人類迫切需要開發(fā)新型能源，來支持人類社會(huì)建設(shè)和發(fā)展。就當(dāng)前新能源開發(fā)現(xiàn)狀而言，風(fēng)能應(yīng)用較為廣泛，它以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)前最具發(fā)展前景的新能源之一。但是由于風(fēng)能自身有著較大的局限性，其間歇性和隨機(jī)性特點(diǎn)致使這種新能源無法廣泛應(yīng)用，也無法提供大量的電能。文章主要針對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響進(jìn)行分析，結(jié)合實(shí)際情況，就其中存在的問題，提出合理的改善措施。

[關(guān)鍵詞]風(fēng)電并網(wǎng)；電力系統(tǒng)；安全穩(wěn)定；新能源

[DOI]10. 13939/j. cnki. zgsc. 2016. 06. 068

風(fēng)能是一種新型的清潔能源，能夠最大程度降低對(duì)自然環(huán)境的污染，但是由于風(fēng)能自身有著較為突出的間歇性和隨機(jī)性特點(diǎn)，致使風(fēng)能發(fā)電同傳統(tǒng)發(fā)電廠動(dòng)力發(fā)電存在明顯的差異?；诖?，風(fēng)能發(fā)電擁有傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組所不具備的特性，并網(wǎng)建設(shè)后在一定程度上將會(huì)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。但就當(dāng)前風(fēng)電場建設(shè)現(xiàn)狀而言，自身規(guī)模較小，以至于并網(wǎng)后產(chǎn)生的影響并不突出，隨著風(fēng)電場規(guī)模的擴(kuò)大，風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的影響必然隨之?dāng)U大。由此看來，加強(qiáng)風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響研究，是十分有必要的。

1 對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊

就當(dāng)前我國風(fēng)力發(fā)電建設(shè)現(xiàn)狀而言，總體規(guī)模和容量較小，風(fēng)電場多采用異步發(fā)電機(jī)，這種發(fā)電裝置沒有獨(dú)立的電磁裝置，只能借助電網(wǎng)系統(tǒng)建立磁場，如果風(fēng)電機(jī)組直接并網(wǎng)，可能在并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生較大的電壓沖擊，形成沖擊電流。這一沖擊電流同電網(wǎng)系統(tǒng)電壓息息相關(guān)，如果風(fēng)電場規(guī)模和容量不足，那么該沖擊電流并不會(huì)影響到電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，但如果風(fēng)電場容量和規(guī)模逐漸擴(kuò)大，那么在并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流將直接影響到電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行，導(dǎo)致電壓驟降，不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。[1]

異步風(fēng)電機(jī)組在工作過程中，會(huì)吸收電網(wǎng)系統(tǒng)大量無功功率，來建立自己的磁場，如果并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流是電網(wǎng)系統(tǒng)額定電流的6～8倍，則會(huì)導(dǎo)致電壓直接下降到一個(gè)低水平，造成電網(wǎng)系統(tǒng)其他設(shè)備的故障，甚至?xí)斐刹⒕W(wǎng)失敗，破壞電網(wǎng)系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。所以在并網(wǎng)后，應(yīng)加強(qiáng)無功補(bǔ)償設(shè)備的資金投入力度，保證電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，但同樣，風(fēng)電機(jī)組脫離電網(wǎng)系統(tǒng)同樣會(huì)造成電壓的瞬間升高，嚴(yán)重情況下超過正常電壓的1/10。

2 對(duì)電壓穩(wěn)定的影響

就我國并網(wǎng)實(shí)際建設(shè)取得的成效來看，風(fēng)電場并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的主要影響在于電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。就電力系統(tǒng)總體而言，無功功率是當(dāng)前影響電網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素，并網(wǎng)后風(fēng)電場從電網(wǎng)中吸收無功功率，建立自己的磁場，可以看作是一個(gè)無功負(fù)荷，一旦風(fēng)電機(jī)組裝速過快，吸收的無功功率就會(huì)持續(xù)增加，而轉(zhuǎn)速降低時(shí)，相應(yīng)的吸收無功功率減小。[2]究其根本，發(fā)生這種現(xiàn)象的主要原因是因?yàn)轱L(fēng)力自身的特性，波動(dòng)性較強(qiáng)，直接影響電壓穩(wěn)定。此外，如果風(fēng)電機(jī)組電壓下降，無功補(bǔ)償下降，致使風(fēng)電機(jī)組需要吸收更多的無功，那么電壓將持續(xù)下降。

由于風(fēng)電場并網(wǎng)后直接接入到電網(wǎng)系統(tǒng)的末端，但也有的風(fēng)電場直接接入到配電網(wǎng)，可能會(huì)導(dǎo)致配電網(wǎng)電流流動(dòng)方向以及規(guī)律改變。如果電網(wǎng)系統(tǒng)電流方向發(fā)生逆轉(zhuǎn)，可能會(huì)引發(fā)繼電保護(hù)裝置的啟動(dòng)，加之電網(wǎng)注入功率增加，嚴(yán)重情況下會(huì)造成電網(wǎng)電壓以及功率超出安全標(biāo)準(zhǔn)，電壓驟降或提升，致使電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰。

3 對(duì)電能質(zhì)量的影響

風(fēng)電場無功功率輸出波動(dòng)性較大，將直接影響到電網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定以及電能輸出質(zhì)量，就風(fēng)電場對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響有兩個(gè)方面。其一，降低風(fēng)電場并網(wǎng)瞬間對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊，可以采取軟啟動(dòng)方式，需要加強(qiáng)軟啟動(dòng)相關(guān)設(shè)備的管理，晶閘管運(yùn)行故障可能會(huì)產(chǎn)生次諧波；其二，風(fēng)電場并網(wǎng)瞬間如果電流持續(xù)變換，會(huì)加劇換流器的運(yùn)行負(fù)荷，產(chǎn)生大量諧波，促使風(fēng)電場吸收更多的無功功率，造成電網(wǎng)系統(tǒng)電壓降低。[3]

4 對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響

我國傳統(tǒng)電網(wǎng)主要采用電力分配系統(tǒng)，將產(chǎn)生的電能借由電力系統(tǒng)傳輸?shù)礁鱾€(gè)負(fù)荷，保持單向傳輸，但是風(fēng)電場并網(wǎng)后，將改變傳統(tǒng)電能傳輸方式，實(shí)現(xiàn)雙向傳輸。為了防止風(fēng)電機(jī)組投產(chǎn)對(duì)自身設(shè)備造成損壞，對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定產(chǎn)生沖擊，應(yīng)保持風(fēng)電機(jī)組電動(dòng)機(jī)狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，降低系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷。如果有較大的風(fēng)電場并入電網(wǎng)系統(tǒng)，電網(wǎng)系統(tǒng)需要重新評(píng)估短路電流大小，檢測(cè)短路容量，確保短路容量在并網(wǎng)后仍然能在斷路器承受范圍內(nèi)，規(guī)避短路電流出現(xiàn)而無法解決的問題。

5 結(jié) 論

綜上所述，近年來，我國在風(fēng)力發(fā)電方面投入了大量的人力、物力和財(cái)力，在實(shí)際建設(shè)中取得了一定成績，但是從總體上來看，風(fēng)力發(fā)電量占總發(fā)電量比例仍然較小，尚未趕上發(fā)達(dá)國家風(fēng)力發(fā)電水平。由此，就其中存在的問題，應(yīng)繼續(xù)加大資金投入和科研力度，從而滿足人類社會(huì)持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪寧渤，馬彥宏，王建東. 大規(guī)模風(fēng)電集中并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響[J].電力建設(shè)，2011（11）：77-80.

[2]盧煥麗，康積濤，羅強(qiáng). 風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的分岔影響[J].中國電力，2014（1）：75-80.

[3]楊家然，羅曉芬. 淺談大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)電力系統(tǒng)的影響[J].電氣開關(guān)，2013（4）：11-14.