浅谈风力发电对电网的影响

贺志成

摘 要：随着我国经济的发展，大规模企业越来越多，对能源的需求也在不断的增长。但是由于企业的增加对矿产资源的开采带来了很大的压力，矿产资源属于不可再生资源，因此，大规模的开采资源总有一天会被开采殆尽。为此，必须不断的加快新能源的开发与利用，以替代自然资源，文章通过介绍风力发电对电网的影响，更加清晰阐述了新能源的优势，表明了其在当今社会中的重要性。

关键词：风力发电；发电机；电网；可持续发展

近年来，随着我国对矿产资源的不断开发利用，出现了资源匮乏的危机。相信许多仁人志士也已经意识到了这一点，寻找新能源，替代自然资源。已经成为了当代发展的目标。既能不污染环境，又能够实现可持续发展是当代的主题。风能完全符合这一主题，而且在我国风能资源十分丰富，蕴藏了巨大的能量。因此有效推动风力发电的进一步利用和發展尤为重要。以下就风力发电对电网的影响展开阐述。

1 风力发电机的类型

实现风电并网的前提是首先考虑风力发电机的类型，不同的类型发电机有不同的工作原理。因此其对电网产生的影响也不尽相同。目前我国的风力发电机有以下三种类型。现分述如下：

1.1 异步风力发电机

异步发电机是目前国内运用最多的发电机，其具有结构简单、运行可靠、价格实惠等优势。但是这种风力发电机的发电能力较新型的机组发电能力低。原因是其机组为定速恒频机组，运行转速基本稳定。不仅如此，在其运行的过程中还得从电力系统中吸收无功功率，才能正常运行。目前，为了满足该种发电机的使用，多数情况下是在其机端并联补偿电容器，以满足其工作的需求。

1.2 双馈异步风力发电机

此种发电机来自国外，价格昂贵。仅有少数在我国使用。但是该种发电机可在一定的范围内变速运行。通过调节器功率因数，不用再额外的吸收无功功率。例如其功率因数可以从领先的0.95～滞后的0.95。

1.3 直驱式交流永磁同步发电机

目前，我国有许多的大型风力发电机组，但是在实际的运用中，有一个共性，就是齿轮箱容易出故障，因为此减少了其自身的寿命。所以为了解决这一问题，人们研究了无齿轮箱发电机。便是直驱式交流永磁同步发电机。

2 风力发电并网方式

风力发电机的并网方式，直接影响了风力发电机是否能够向电网输送电网。在输送电能的过程中发电机组是否受到了冲击电流的影响。文章从以下三种方式介绍了风力发电机并网。

2.1 软并网

软并网是指发电机转轴与电流网频建立了软连接。该种方式是我国当前使用的主要方式。其工作原理是，风力发电机组启动时，控制系统对风速进行不间断地检测。但是，在启动的时候其转速特别小。而且可以发出相当于发电机额定电流的4-7倍的冲击电流。该功率既影响设备的使用寿命，还会对电网造成不同程度的伤害。

当前，为了解决在电机组启动时产生冲击电流的问题，在发电机组中植入了可控硅。使风电机组进入了稳定运行的阶段。

2.2 降压运行装置

降压运行装置在风力发电过程中始终运行。其控制方法较过去的十分复杂。而且还可以在风速低于发电机启动风速的状态下启动。

2.3 整流逆变装置

整流逆变装置是将来应用前景比较好的一种并网方式，它可以对无功功率进行智能化控制，实现了电力系统的安全稳定运行。其特点是价格高。

3 我国风力发电对电网运行的影响分析

实现风力发电对我国的电网运行具有重要的意义。一般在风力资源丰富的地方。对风力资源应用的现象较为普遍。但是电网却显得很弱。文章将从以下几方面来阐述我国风力发电对电网运行的影响。

3.1 对电网调度的影响

（1）改变电网潮流的分布。我国作为世界第三大具有广阔土地资源的国家。其风力资源分布不是很均匀。一般情况下，风力丰富的地方，居住的人口较少。相应的负荷率也较小。使得当地的电网结构十分薄弱。这就使得风电功率的输入必然要对电网的潮流分布加以改变，这对于电网节点的电压无疑会产生重要的影响。

（2）备用电源的增加和预留调峰容量。风力具有很强的波动性，人类对其绝对无法控制，正是由于风力的这种不可控性，使得风电机组发出来的电量波动性也随着风力的波动而波动。而且在并网之后风电场还会对电网造成一定程度的干扰，使得电网需要对备用电源和调峰容量加以提前保留，这种特点也导致了风力发电调度的难度。

由于风力的不确定性，使得对备用电源和调峰容量的预留增加了困难。而且因为风力的波动，使得电力电量的平衡和电源的安排问题凸显了出来。在我国，对风电预测有着很高的要求。假如风电功率预测过高，便会导致全电网设备备用不足。假如预测过低，则容易导致其他常规风电机组深度调峰容量的增加甚至导致风电机组开启停调峰。从而导致了煤耗量的快速增加。

3.2 对于电能质量的影响

（1）影响电能质量及电压波动。风能的不稳定性及其容易影响到发电机组输出功率的波动。导致风电机在运行的过程中可能会受到湍流效应。从而对电网电压造成一定的电压偏差。甚至会出现电压的周期脉动等。

（2）电网电压的降低。风力发电机中异步电动机并没有独立的励磁装置，并网本身没有电压，在并网的同时需要伴有一定的冲击电流，这就极容易导致电压的降低。这对电网的稳定是极为不利的。

（3）容易造成电压波形的畸形。在变速风电机组中，其运行过程中需要使用大量的电力电子变频设备，而这会极容易导致谐波和间谐波的产生，谐波和间谐波的出现，对于电压的波形畸形有着极为重要的作用。而此种现象的出现是不容忽视的。

3.3 对电网稳定性的影响

（1）降低电压的稳定。降低了电压稳定性的直接原因是电压的无功率特性，导致无功负荷，由于这二者有着紧密的联系，因此对于电压的稳定性造成了极大的影响。

（2）威胁电网安全。风力发电对电网的一个重要威胁就是其容易产生短路电流，这一电流对于变电站的母线极易造成熔断以及对变电站设备造成损坏。

总之，风力发电作为一种新型的可再生资源，尤其是风力发电更是一种清洁能源，对于其有效的利用，能够减少人们生存环境的污染，促进经济的发展。

参考文献

[1]吴疆，江兴，胡媛媛.风力发电并网对电网的影响概述[J].科协论坛，2013.

[2]杨颀.风力发电并网技术中抑制电压闪变策略的研究[D].江南大学，2011.

[3]王天施，苑舜.风力发电对电网的影响及对策[J].华北电业，2009.

[4]盛四清，常学军.基于双馈电机的风力发电对电网电压的影响[J].电力科技与工程.