关于大型风电场接入电网稳定经济运营分析和实践的探讨

梁振飞

摘 要：随着科学技术的发展，新型能源的应用越来越广泛，大型风电场的建设越来越多，因此加强对大型风电场的研究在新能源的运用有重要的作用，本文通过对大型风电场接入电网稳定经济运营分析和实践进行探讨，对各种因素对大型风电场的影响、采用的技术方案和经济效益情况进行分析，为风电场接入电网的稳定与用电安全提出一些自己的建议与思考。

关键词：大型风电场；影响；稳定性；经济运营

1 大型风电场接入电网稳定运行的影响

1.1 潮流变化对电网的影响

“风电作为优质化的电力，为人民生产生活和企业经济发展提供了可再生的能源。随着风电规模化的发展，逐渐成为我国的三大能源之一，推动着电力企业和电网的不断发展。风电的特征是我们应当要了解认识的。主要原因在于风能具有不可控性，它是随着季节和风能的变化而变化的，风电功率在昼夜间的不断变化影响着电网潮流，影响着电网备用电容量以及上网联络线潮流的稳定。通过相关专家分析，独立电网中，依据电网备用容量以及架构装机容量，风电占到总装机容量的10%～20%之间。”

1.2 无功率的波动对电网电压的影响

风电网的无功电压作为重要的参数，在电网中的影响较大。由于风电场的风速变化不定，且具有季节性，风电场发电受风速影响较大，电网的无功、有功很难做到平衡调度，电能的质量难以做到保证，同时也会对电网电压带来一些问题，比如电压波动、闪变、频率偏差、谐波等问题。

风力发电机在风电场的装机容量的接入点的不同对电网的影响是不同的，对系统影响大的一般是短路容量下的接入点。因此，分析风电场对电网运行的影响不能单单从风电网的稳定状态进行分析，还需要从风电网的波动状态进行分析，在风电网的稳定状态下，分析风电场的电力系统的潮流计算、运行方式、工作原理、数学模型、尾流效应，不能把风电场高压母线简单的看成是PU节点或者是PQ 节点。要求风电场的电力系统有较高的有功或无功的平衡水平。同时还要分析电压稳定性与风电场无耗的影响。

1.3 风电场对电力系统暂态稳定性的影响

一般来说风电机组的发电技术和常规同步的发电机不同，风电机组的类型一般分为普通的异步发电机和变速的风电机，其中变速风电机采用的是双馈感应技术。风电机组当遇到电网故障时，暂态特征表现为：大规模的风电与电网相接后，会改变电网的潮流分布、电网系统的惯量以及电网线路的传输功率。由此来看，大规模的风电场与电网相接后，会对电网暂态稳定造成一定影响。

“风电场机组的不同特性，对电网暂态稳定性也造成不同的影响，从普通的异步发电机的风电场来看，电网需要在机端增补电容器来弥补电压不能调整的缺陷，一旦电力系统发生故障，将不利于电压的稳定，通过对风电场机组的功角暂态稳定性进行分析，发现和常规的同步电机存在不同之处。此外，观察双馈式风机发现，电压虽然能被顺利调整，但由于缺乏相应的强励功能，造成对电力系统的暂态稳定效果不明显。”

2 技术方案和实践探讨

2.1 风电场电力接入使用的技术方案

（1）依据某电网发展规划以及电厂构架，采取多点接入、分类实施的方案，在每个电力上网接入点设定为10万～20万kW，鉴于110kV电网和220kV电网构架稳定性较强，对于上网输送电力较为便利。应按照就近原则进行负荷中枢变电站的接入，首先对当地负荷进行消化，避免出现向上一级电压网架进行输送电力的情况，保证接入点的潮流避免倒送，防止出现潮流发生大的变化。因此在不同的110kV和220kV的变电站接入。

（2）采用双馈风力发电机，比如目前在运行以及正在建设的344台风机都是采用了双馈风力发电机。

（3）采用升压节能式的变压器，比如使用可有载调压，以便削弱对电网系统的不良影响。

（4）根据风电季节性特征，保证主变容量合理匹配，以便管理和运营，比如当接入10万kW的负荷时，主变会选择两台2×5万kV或者2×6.3万kV，当到风小的季节时，可停下一台，以便减少空载的损耗。

2.2 风电场内部的电网安全等级情况

（1）风机箱变选择使用6.9/35kV S11型的欧式箱变，这种箱变是具备节能优点。

（2）对于35kV的箱变高压侧，选择使用具备远程控制特征的负荷开关以及断路器，远程控制的特征使得操作更加的快捷、方便。

（3）35kV选择过补偿的小电流接地系统，这种系统存在消弧线圈。例如35kV、110kV的主变，加接地变由消弧线圈中心点接地，较小的电容电流采用消弧柜，以防单机接地出现振过电压的情况。

（4）添加无功率补偿的设备，在箱变防雷上添加浪涌保护，通过使用较为先进的设备，充分提高了风电场顺利运行的水平。

3 已投入运营的风电场经济效益情况

威海风电场作为首个国产的兆瓦级示范化的风电场，经过国家发改委的批准，选择使用了大连重工风电机组，通过华能集团建设成立。目前该风电场的国产化率已经达到了70%。

威海风电场的二期项目投入之后，该风电场的总装机容量大约在6.9万kW，成为当前山东省具备最大装机容量的风电场。威海风电场的运行，每年能够节约大概48976t的标准煤，二氧化碳的减排量达到104512t，一氧化碳的减排量为11.29t，灰渣减排量为11711t，二氧化硫减排量为783t。当年投产后能够确保当年就能盈利。目前威海风电场连续两年之内都产生了较好的经济效益。

4 结束语

研究大型风电场接入电网稳定经济运营，通过分析比较多种风电机组设备对电压稳定性的影响，为电厂设计接入技术方案，提高风电场内部电网安全等级，积极探索新能源的开发和利用。

参考文献

[1]许洪亮.关于大型风电场接入电网稳定经济运营分析和实践的探讨[J].中国科技纵横，2015，（2）：184-185.

[2]林霞.大型风电场并网对系统影响分析及其应用研究[D].太原理工大学，2006.