韓向明 王利軍

摘 要 隨著科學技術的不斷成熟和國家對能源需求的不斷增加，我國風力發(fā)電快速發(fā)展。但是風力發(fā)電廠在提供大量的能源的同時，風電并網帶來的隱患也逐漸明顯。對此，本文先就風力發(fā)電并網運行的特點做簡要介紹，在此基礎上，針對風電并網對電力系統(tǒng)的影響及治理做一些闡述，希望對大家有所幫助。

關鍵詞 風電并網；電力系統(tǒng)；影響

引言

風能是新能源的一種，由于風速和風向是隨機變化的，所以風電廠輸出的電量也是隨機的。因為風能獨特的特點使得風電廠的容量可信度降低，也會給電網在有功無功的調度方面造成很大的困擾。如果遇到特大風或者特別惡劣的天氣環(huán)境時，為了保護風電機組整體設備不受損害，風機自動停機或工作人員進行切機。因此，這些情況對風電并網穩(wěn)定性都會帶來很大的危害。

1 風力發(fā)電運行的特點

隨著大型風電場接入電網實際運行，并入電網的風電容量急劇增加，大型風電場已然成為電力系統(tǒng)電源的重要組成部分。風力發(fā)電與常規(guī)能源發(fā)電有所不同，現(xiàn)代大型風電場發(fā)電具有以下幾方面特點：①無污染，可再生，投產快，運行管理自動化程度高；②大型風電場多建于風能充足的“三北”地區(qū)，遠離沿海負荷中心，具有大規(guī)模、集中化及遠距離的特點；③風電出力無規(guī)律且大小變化快，具有很強的隨機性與間歇性，波動幅度大，波動頻率無規(guī)律，部分時段與電網負荷呈現(xiàn)明顯的反調節(jié)特性；④異步風力發(fā)電機組的大量使用，會導致實際運行過程中風電機組發(fā)出的有功功率大量吸收電網的無功功率，造成機端電壓波動大；⑤風電功率的調節(jié)能力較差，若不采用棄風運行方式，只能進行有限的功率調節(jié)，而由于機組的運行特性和風能的不確定性，風力發(fā)電不具備常規(guī)火電機組的功率調節(jié)能力[1]。

2 風電并網對電力系統(tǒng)的影響

2.1 電壓偏差問題

在風力發(fā)電并網的過程中，雖然通過并聯(lián)電容器補償來調節(jié)電壓，但是由于電容器投切過程中，存在調節(jié)不平滑的問題，也就是說，電力系統(tǒng)的負荷和發(fā)電機組的出力都是在不斷發(fā)生變化的，電網的結構也隨著運行的方式變化而變化，這就引起了電力系統(tǒng)運行功率不平衡，同時，這種調節(jié)是階梯性變化的，無法實現(xiàn)最佳的補償。這也就導致了無功功率的波動，從而最終引起電壓的偏差問題，影響電網的穩(wěn)定運行。

2.2 電壓波動問題

風電機在運行的過程中，風速的隨機變化引起了風電機的輸出功率的波動，其有功無功電流隨之變化，風電機產生的電壓波動也會增大，對電網的影響也相應擴大，另外，風電機組的特性也造成風電機組的輸出功率波動，比如當在恒定的風速條件下，變速機組以及恒速機組對于風況的反應情況是不同的，風電機組的啟機和停機以及切換的過程中對于其機組的總輸出都是有一定影響的。同時，還有一些其他因素，比如搭影效應、風剪切、偏航誤差和風剪切等，也會對電壓的波動產生一些影響，而且在機組切換等操作過程中，也會出現(xiàn)電壓波動。

2.3 三相電壓不平衡問題

在不平衡的風電電網電壓的影響下，其發(fā)電機的內部定子和轉子的電流、電壓的波形都已經發(fā)生了明顯的變化，其機端的電壓以及電流也發(fā)生了一定的變化，并且隨著電網的電壓不平衡程度的不斷增加，其輸出特性的波形波動的程度也在不斷增加，另外，對著其不平衡度的增加，風機的輸出無功功率以及有功功率、定子側部分的有功功率以及無功功率的脈動幅度值也在不斷升高，因此這些原因對電網的電能質量造成了很大的影響。

2.4 風電對電力系統(tǒng)諧波電壓的影響

電網電壓信號都是正弦波，并且電流信號也是同頻率線性的。但是當與非線性元件一起使用時，元件就會出現(xiàn)非線性的電壓和電流屬于電壓電流畸變，這些發(fā)生畸變的電壓和電流通過并網被送到電力系統(tǒng)時就會對電網產生很大影響，導致諧波含量增多，電網質量下降，所以必須采取必要措施以免對電力系統(tǒng)中其他電子元件造成危害，影響電力系統(tǒng)的安全運行[2]。

3 風電并網對電力系統(tǒng)影響的治理

一般來說，風電場輸送電能的輸送距離極長，在滿出力的情況下，其自身的無功補償系統(tǒng)不能夠滿足所需的無功，所以其受風速影響較大，從而對整個電網的電能質量都產生了較大的影響，單純地靠投切電容器已經不能夠滿足無功需求，所以還需要在風電場的并網點處增加動態(tài)無功補償裝置來減小影響，提高電網的穩(wěn)定性，從而實現(xiàn)電能質量的治理。

現(xiàn)階段風電場采用的無功補償裝置主要可以分為動態(tài)補償裝置和靜態(tài)補償裝置兩種，這兩種各具優(yōu)點，適用于不同的情況。前者具有穩(wěn)定的容量，適用于系統(tǒng)正常運行時的無功功率的補償，比如變壓器的運行損耗，就可以通過在異步機的端口處并聯(lián)電容器來解決。后者的容量變化較大，一般用來補償風速擾動或者發(fā)生故障時所吸收的無功功率。

在運行過程中，異步機自身是不能夠進行無功調節(jié)的，并且在發(fā)出有功功率時還要吸收無功功率來進行勵磁。如果這個過程中發(fā)生了故障，那么需要吸收的無功功率就會更多。若發(fā)生故障或者擾動，則從系統(tǒng)吸收的無功功率更多。所以這就要求風電場自身具有一定的無功調節(jié)能力，也就是說，需要在風電場的并網點加裝動態(tài)無功補償裝置，從而對風電場變化的無功功率進行補償，這一裝置必須足夠敏感，能夠監(jiān)測到風電場無功需求的變化；必須能夠實現(xiàn)快速的調節(jié)和平滑的過渡。從而在電場內部實現(xiàn)無功功率的平衡，保證電網電能的質量。

改善電網低電壓穿越能力主要有兩種方法，分別是改善控制方法與增加硬件電路。改善控制方法只能降低電網故障時的過剩電壓與電流，但是根據能量守恒定律這樣無法使過剩的電壓電流消耗掉，只能使之相對平衡。但是通過增加硬件電路就可從根本上解決了電網故障時的過剩電壓與電流問題[3]。

4 結束語

風電在我國已經得到廣泛應用，但風電并網穩(wěn)定性問題還存在問題，本文研究了風電并網對電力系統(tǒng)的影響并提出相應的治理措施，為以后的研究奠定了基礎。

參考文獻

[1] 申健，張亮，王躍東，等.風電場并網對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響一種分析方法的探討[J].大眾用電，2017，（S1）：30-33.

[2] 祁永福，戴揚宇，陳煌.風電并網對海南電網系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)影響的研究[J].機電工程技術，2017，46（12）：134-139.

[3] 聶永輝，王中杰，李江，等.大規(guī)模風電并網電力系統(tǒng)優(yōu)化潮流[J].太陽能學報，2017，38（11）：3180-3187.