风力发电对电网的影响研究

陈勇军

内蒙古中广核风力发电有限公司

风力发电对电网的影响研究

陈勇军

内蒙古中广核风力发电有限公司

目前，在国内的各种新能源的开发利用方面，风能发电的优势进一步彰显。首先由于风能发电在技术上得到长足发展，效率大大提高，从而使得风能利用的成本不断降低，经济效益凸显。其次，在环境保护方面，风能是清洁无污染的能源，在发电过程中不会对周围的自然环境产生较大的影响，环保效益显著。但是，在实际的运用过程中，大规模风力发电与国家电网并网运行仍然存在很多技术问题，需要进一步研究。本文主要就是从大规模风力发电并网对电力系统的影响研究，寻找解决问题的有效措施。

风力发电；电网；影响

随着风电电源的规模在全网容量的比例上相对大幅度的提高，造成在电网运行中常规电源，削弱了控制和调整的能力，而风电电源在调压任务﹑实施系统调配与控制系统功率震荡等工作上，非常难和常规电源相持平，所以造成在电网运行中风力发电就相对容易形成很多问题。所以我们有必要认识风力发电对电网的影响，研究有效的应对方法，维护电网系统的安全运行。

1 风力发电的意义及其特点

在风力发电中，风能是一种较为丰富且可再生的能源，在很早的时候，中国人就造出了风车，并运用风力来进行抽水磨面，在国外也有类似的运用风能的经验。现在，随着科学科技的不断进步，风能被挖掘出很多新的功能，但是它还存在很多的可开发利用之处，因而运用风能进行发电也就自然而然地得到大家的注重，风力发电也就逐步形成独特的发电体系。在传统的发电中，人们一般都是运用煤炭和相关资源，产生了大量的环境污染，与生态环保的理念截然相反。因而运用风能进行发电，可以非常好地处理对环境造成污染的问题，紧跟着科学科技的不断创新，风能发电的消耗也在不断的下降，发电的经济效益反而在不断的提高，所以必须合理地利用风力进行发电。

2 风电并网对电网运行的影响

2.1 电力电量平衡

因为不确定性的风电，造成日电力电量平衡与电源安排特别困难，随着增加的风电容量，这些问题将愈来愈明显。在风电预测正确率相对低的状况下，假如风电功率思考太高也许会导致全网备用不足，假如思考太低又也许会增加别的常规火电机组深度调峰容量，甚至造成被迫启停火电机组调峰，从而带来火电机组大幅度上升煤耗指标。

2.2 对电网稳定性的影响

风力发电机组与电网的并网点，通常位于电网的末端，这就导致在向电网输电的过程中产生逆向的电流流向和潮流分布的改变，这是之前没有考虑和遇到的问题，所导致的结果就是风力发电机组对于周围的局部电站或线路施加相当大的压力，有可能导致输电线路的崩溃。同时，风力发电机组向电网发电，由于是异步发电机组的功率输出，就会相应地从国家电网吸收无功功率，为了有效补偿发电机组的无功功率损失，需要安装动态无功补偿装置(SVC或SVG)，或者更为先进的SVG设备来校正。随着风力发电规模的越来越大，这就导致风力发电机组对于整个国家电网的影响也越来越大，风力发电机组产生的不稳定性因素对于电网的冲击也在相应地增大，一不小心就会使得整个国家电网的系统陷入混乱状态，失去稳定性。

3 风力发电的有效控制措施

3.1 增强控制电压稳定性

(1)风电并网后，机组中共同连接点的短路容量比和电网线路X/ R比是让风电机组电压常常波动的关键因素之一。所以，这一比值的提高，完善之前的电网构造，选取最好的线路X/R比值，也就变成了提升电压稳定功能的有效办法。(2)使用静止无功补偿器(SVC)把风力发电功率波动对于电网电压影响减小。一个发出有功功率﹑吸收无功功率的特别元件就是风电场，风电场的电压常常非常低，尤其是目前的风电场所并的体系电网电压相对低，又相对小的系统容量，运用SVC改善体系电能质量与提升体系的稳定性是一个有效的方法。(3)风电并网的形式努力研发并更新，如果能够使用双向晶闸管控制的软启动装置，经过把风电场并网时的冲击电流掌控在1.5倍左右的额定电流，从而让原电网体系的冲击减少，打造一个稳定的并网环境。(4)优化风电并网形式。如果在交流并网时，使用可控硅软并网，或者基于电压源换流器技术的轻型直流输电技术等，都是风电并网时相对理想的连接形式，交流体系的电能质量能够有效的改善并提升并网的稳定性。

3.3 风力发电规模的科学设计

首先基本上依据风电穿透功率极限与风电场短路容量比这两个指标来判断风力发电规模的大小。在风电穿透功率极限这个概念中，需要注意风电穿透功率与风电场装机容量和系统总负荷有关，两者之间的比例就能确定风电穿透功率的大小，而风电穿透功率极限，就是风电穿透功率的最大值，反映出最大的风电场装机容量。另外一个指标就是风电场短路容量比，其内容包括风电场额定容量与该风电场与电力系统的连接点的短路容量之比。其中短路容量主要表示网络结构强弱情况，当短路容量小就可以说明该节点与系统电源点的电气距离大，联系不紧密。风电场接入点的短路容量比大表明系统承受风电扰动的能力弱，对于短路容量指标在欧洲需要达到4%左右，日本需要更宽松达到10%左右也是可以的。其次就是需要考虑风电场最大注入功率的影响，这就需要从风电场的运行特点以及其他设备的调节能力还有网络结构等因素来研究。

风力发电在我国可以非常好的全面开展，除了具有无污染和可再生的特征以外，还具有本身的独特作用。在对风力发电场建设的阶段，所占用的土地面积非常小，也就是对土地的要求相对的很小。在当今社会，风力发电科技已经变得相当先进。只要在风力资源丰厚的区域也就可以高效地运用风能来产生电能，期间也就很自然地没有运送以及相关的花费，下降了电能的资本消耗。因此，必须加大对风力发电的操控管理，为国内的供电量提供进一层的保障。

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