针对风力发电技术对电网的影响分析张烜智

针对风力发电技术对电网的影响分析张烜智

张烜智

中广核风电有限公司中广核（福建）风力发电有限公司350001

摘要：依据现在的情况来讲，不仅是我国，全球的能源都面临着严重的危机，由此能源使用情况也越来越得到人们的重视，同时可再生能源的利用也得到了相应发展，其中风力发电得到了非常迅速的进步，下文主要就风力发电技术应用现状分析、风力发电机组接入系统对电网的影响以及风力发电对电网影响的控制措施等情况，进行了严格的分析以及严格的讨论。

关键词：风力；发电技术；电网影响

随着风电规模占全网容量比例的大幅增加，原有常规电源对电网运行的调整与控制能力被削弱，而风电电源很难像常规电源一样执行系统的调频、调压任务和抑制系统的功率震荡，所以风电场接入电网技术、风电场对电网运行的影响等问题日益突出。此外，风力发电功率输出随机性很强，波动很大且不可控，而且风电场大多建设在电网的末梢，网络结构相对薄弱，风电场并网运行必然会对电力系统的安全性、稳定性、电能质量、系统可靠性、电源和电网规划等方面带来一定的影响。

1．风力发电技术应用现状分析

风力发电作为一种比较新型的发电技术，现在已经得到很大程度上的应用，尤其是近年来更多新型技术与设备在其中的应用，对提高风力发电技术应用效果具有重要意义。从实际情况来看，我国风力发电技术应用规模在不断扩大，逐渐在整个发电领域中占据了一定的比重，并且风力发电技术中单机容量也在不断增多。另外，在风力发电技术应用中分析可以得知，我国风电行业在向商业化与稳定化方向发展，尤其是对于海风发电来说，具有风速高、干扰低以及稳定性高的优点，具有广阔的发展前景。另外，从风电运行现状来看，前期投入成本比较高，但是在后期生产发电过程中所需要日常运行费用比较低，综合来说成本比较合理，对促进风力发电技术的进一步发展具有良好效果。

2.风力发电机组接入系统对电网的影响

2.1对稳定性的影响

目前，利用风电机装置发出的电能在经过一系列的压力变化之后通常会直接连入到电网系统的末端，这样就容易改变系统中电流原有的方向和压力，这是在电网系统设计和规划之初所没有考虑的。因此，在许多电网系统中经常会出现在风电能连接以后，电网功率虽然有所增加但风电场附近局部的电压和联络功率却因为超出了正常的运行范围而发生故障，有的甚至导致电压直接崩溃。另外，由于电网系统中较多使用的都是异步发电机，电网一旦发生短路故障，异步发电机便会启动功率恢复的功能，如故障得不到及时排除，也会因此出现暂态电压失稳。近些年来，随着风电场规模逐渐扩大，风电场在系统中所占据的比例也越来越大，风电输出的不稳定性对电网功率的冲击效应也更加明显起来，严重影响了系统的稳定性。

2.2对电网频率的影响

风力发电机组接入到电网中时，会对电网的频率产生一定的影响。对频率影响作用的大小取决于风电场的容量在总容量中所占有的比重，比重越大，对电网频率的影响越大，反之，则越小。如果风电场的容量在系统中占有的比重较大时，系统的输出功率会有所波动，波动性甚至影响到电网的质量。

2.3对电网电压的影响

当已经将风力发电机组接入电网过程中的时候，如果发生风速小以及风的方向发生改变等等的情况，就能够对电网的电压造成影响，电压不稳定时，也必然会对发电工作产生一定程度的影响。同时应该注意将风电机组的电源与电力系统以及负荷的中心位置远远分开，进而减弱电网与电源之间的相互作用，虽然减弱的力度较小，但是对风力发电还是有非常大的好处。在此时将大容量风电机组在电网中退出，就会导致剩余大量的无功功率，对整个系统都有非常严重的影响。

2.4威胁电网安全

风力发电的优势我们不可否认，但是它也存在一定的问题。由于风电机组与电网末端连接的过程中，配电功率的流动方向由原来的单向流动变成多向流动，这样的一个改变，会影响到潮流分布和流向的变化，进而威胁到电网的安全。这一点在设计时并没有仔细考虑过，因而风电场周围的电网容易受到这种影响而超出安全标准，严重的甚至会出现电压崩溃。此外，在电网中注入大量的风力发电电量，电网的频率和稳定性都会受到干扰，短时间内的电流较大，容易损坏变电站的母线、开关等装置设备，使电网的安全受到严重威胁。

2.5干扰电网的调度

风力发电为我国的电力事业作出了巨大的贡献，它也是促进我国经济发展的重要原因。不过进行风力发电的前提是必须具有丰富的风能，能够满足发电的要求。在实际情况中，往往风能比较充足的地方都是人口比较稀少的，而且这些地方电网中的节点电压比较异常，使得风能很难控制。风速可以决定整个发电厂的发电量，但是风速的间歇性和不稳定性特点，使得风力发电机组也呈现出间歇性和不稳定性，给后续的电网调节带来了很多问题。

3.风力发电对电网影响的控制措施

3.1切实优化风电场规划

为了能够减少对电网的影响，要求在进行风力发电过程中要积极进行供电质量的提升，这就要求相关人员在进行风力发电的过程中，要及时对电网进行合理的规划，要经常结合实际情况对电网进行相应的评价和分析，电网的穿透功率主要指的是在进行常规的运用过程中电网所能够承受风力发电装机的最大值。其短路容量比是电力系统与风电场连接短路容量之间的比值来决定，这种比值能够体现抗电的扰动情况，但是实际的情况也应该进行考虑，保证设计的安全以及可靠性，相反就会对风电场的发展规模造成一定的影响。

3.2增强风电场动态特性

想要实现对电网影响的降低，增强风电场动态特性也是一个非常有效的方式，其中增强风电场动态特性的方法主要有：在就你行风电记性的选择时，应该优先选择先进的机型，要求其风电机应该具备一定的低电压穿越能力，能够支持调节功率因素的线路，同时还能够进行无功的补偿，使得系统动态以及功率能够得到相应的提升，能够对风电场的运行条件进行优化以及完善，电网保留一定的备用的误差，可以更好的提升功率因数，当故障出现之后，切除一定数量的风量机组，可以更有效的抑制无功功率的吸收，从而快速恢复电压，维护系统安全运行。

3.3重视电压稳定性控制

考虑到电网电压稳定与否定电能质量，提高电网系统的运行水平等关系，因此我们应该降低风力对电网的影响，应重视电压稳定性的控制，可以有效的采取以措施，配备可综合调节无功功率的装置，这是因为其响较快的转化率，有效的进行综合控制，故能有效的提高输出功率的波动性，更好的稳定电压。以便稳定节点电压，降低其波动性，相对而言，该项措施在改善电能质量和系统稳定性方面效果显著。

结束语

就现在能源发展的状况来看，可再生能源的发现以及利用，能够在一定程度上降低不可再生能源的消耗，风力发电的发展，促进了人类的进步，但是，目前风力发电技术对电网产生了一定的影响，为了能够使风力发电技术得以良好的运用，就要求相关人员要积极将风力电源进行并网运行，这样能够在很大程度生减低风力发电对电网运行过程中的影响，使得风力发电与电网能够协调发展，实现能源的合理利用。

参考文献：

[1]柔性直流输电技术在风力发电系统中的应用[J].李勇，朱晓青，秦斌，夏颂平.湖南工业大学学报.2015（01）

[2]针对双馈异步风力发电机组的变频器的原理及应用[J].刘志国.中小企业管理与科技（上旬刊）.2015（11）

[3]基于功率跟踪优化的双馈风力发电机组虚拟惯性控制技术[J].李和明，张祥宇，王毅，朱晓荣.中国电机工程学报.2012（07）

[4]大型风力发电机组复杂地形下整机运行载荷测试及优化分析[J].魏煜锋，陈宝康，余高阳，石宇峰.机械传动.2017（08）

[5]风力发电机组并网技术研究综述[J].程启明，程尹曼，汪明媚，王映斐，胡晓青.华东电力.2011（02）