风力发电对电力系统的影响

风力发电对电力系统的影响

郭宏亮

北京天润新能投资有限公司西北分公司新疆乌鲁木齐830000

摘要：随着国家和社会对环境保护越来越重视，风能，太阳能等一批清洁能源逐步推广应用，成为电能发展的新方向。虽然在风电应用方面取得了一定成效，但仍存在发电规模，质量和稳定性等问题，科技水平进一步提高。本文分析了风力发电对电力系统的影响，结合具体情况，提出了一些合理的意见和建议。

关键词：风力；风力发电；发电质量；稳定性

引言：目前，中国各种新能源的开发利用进一步体现了风力发电的优势。首先，由于风力发电技术的长期发展，大大提高风能利用率，且不断降低成本，经济效益显着。其次，就环境保护而言，风能是一种清洁，无污染的能源，在发电过程中对周围的自然环境没有显着的影响。然而，在实际应用过程中，大型风力发电和国家电网运行仍存在很多技术难题，需要进一步研究。本文主要研究大规模风力发电对电网的影响并找到有效的解决方案。

1风力发电并网对电力系统的影响

在很多国家，很多国家的风电系统已经很好地融入国家电网，取得了一定的技术成果和经验。但是，由于中国国家电网与国外电网系统存在较大差异，难以借鉴我国的并行运行。目前，并网发电风力发电面临的主要问题是发电的规模，质量和稳定性等方面，需要认真研究。

1.1风电的规模设计

尽管近年来中国风电发展迅速，但总发电规模和装机容量在国家电网总装机容量中所占比例并不大，对电力系统也没有太大的影响。但由于中国风资源分布集中在西部地区，气候恶劣，地广人稀，用电负荷不够高，一旦风力发电的大规模发展，地方电力系统将会相对较大。这种压力导致中国风力发电受到严重制约。另一方面，由于中国西部的风力发电，一般受气候条件的影响。尽管国内风力发电厂已安装风电预测系统，但由于自然因素影响较大，电力生产无法得到有效保证，因此国家电网不可能形成有效的电力配置。同时该系统存在很多不确定性，并存在安全隐患。这些因素已经形成了风力发电规模的制约。需要进行科学研究和分析，以确保风力发电的规模可以进一步扩大。

1.2电压波动和闪烁对发电质量的影响

风力发电的最大影响因素是风力大小的不确定性，这会在发电机组运行期间引起电压波动和闪烁。电压波动和闪烁将对电网的电能质量产生更大的影响。这将威胁到整个电网的安全和效率。同时，风力发电机组的启动，运行，停机等运行也会引起电压波动和闪变问题。另外，如果风力涡轮机中的大功率电力电子设备的设计不合理，谐波电流可能会输入到电网中，导致电压波形失真，从而导致一系列问题。因此，这些不稳定的电压和闪变问题将影响并网后整个电网的发电质量，这对电网的安全稳定运行是不利的。

1.3对电网稳定性的影响

风力发电机和电网之间的电网连接点通常位于电网的末端，这导致电流反向流动，并且在向电网传输过程中电力流动的分布发生变化。这是以前没有考虑过的问题。因此，风力涡轮机对周围的地方发电站或线路施加相当大的压力，这可能导致传输线路的崩溃。同时，由于是异步发电机组的输出功率，风电机组对电网发电，将相应地吸收国家电网的无功功率，以有效补偿发电机组的无功损耗，需要安装动态无功补偿装置（SVC或SVG）或更高级的SVG设备进行纠正。随着风力发电规模的不断扩大，风电对整个国家电网的影响也在不断增加，风电机组对电网产生的不稳定因素对电网的影响也相应增加。无意中，整个国家电网系统将处于混乱状态并失去稳定。

1.4保护装置不能有效运作

在风力发电机组运行过程中，由于风速对发电机组的影响较大，经常会发生接触器损坏。因此，必要时必须正确安装电机设备以执行补充操作，但这会导致国家电网之间的电流有时沿两个方向流动。如果风力发电机组的设计没有充分考虑到这种情况，可能会损坏原有的保护装置。同时，当风机发生短路或其他故障时，不会形成短路。

2风力发电对电网影响的解决措施

2.1风力发电规模的科学设计

为了有效解决风电规模问题，需要采取相应的措施来解决所面临的问题。目前，国内外风电发展规模的研究主要基于风电机组普及率和风电场短路容量比两个指标。确定风力发电的大小。在风电穿透功率限值的概念中，应该注意的是，风电穿透功率与风电场的装机容量和总系统负荷有关。两者之比可以决定风电穿透功率大小，风电穿透功率限制，是风电穿透的最大值，反映风电场最大装机容量。在具体分析过程中，西方国家的一些统计数据要求电力能够达到15％以上才能建设风电设施。另一个指标是风电场的短路容量比，其中包括风电场的额定容量与风电场与电力系统之间的连接点的短路容量之比。短路容量主要表示网络结构的强弱。当短路容量较小时，节点与系统电源点之间的电气距离较大，连接不严密。风电场接入点的短路容量弱于系统的容量，以表明系统能够承受风电扰动。欧洲的短路容量指数达到4％左右，日本需要更加放松，达到10％左右。二是需要考虑风电场最大注入功率的影响，需要从风电场的运行特性，其他设备的调节能力以及网络结构等因素来研究。发现风电机组的最大注入功率受到风电场进入的影响。只要接入系统的电压调整能力增加，无功补偿量增加，最大注入功率增加，风电场连接系统的中心点电压水平和接触线的大小就会相互影响通过使用更小的联络线。

2.2提高电力质量

为了有效提高风电系统接入电网后的电网电能质量，必须采取有效措施改善电网结构。电网接入后的短路比和网格线是影响风电系统电压和闪变的重要因素。公共连接点的短路比与风电系统的电压波动和闪光成反比。短路比越大，电压波动越大，闪烁越小。同时，安装合适的网格线也可以有效降低电压波动和闪烁。当然，电子设备也可以用来减少并网风电场过程对电网的影响。

2.3提高电网的稳定性

为了提高整个电网的稳定性，首先需要计算风速和负荷对风电场有功和无功功率输出的影响，然后安装一个电容器来切换电容器，但是这样做电容器不能有效地调节持续波动的电压。需要安装静止无功补偿器，这种装置可以有效调整无功补偿的大小，并为连续的电压波动提供相应的电压支持，提高系统整体性能的稳定性。其次，超音速储能装置（SMES）也需要安装。这些设备具有高能量密度并且可以快速传递有功功率。采用基于GTO的双桥换向器件，SMES可灵活调节四个象限的有功和无功功率，以补偿系统电源短缺。这样可以减少输出功率的波动，提高电网的稳定性。

4.保护装置的设计

目前，对于保护装置的设计，首先进行终端变电站的安装调试。其次，在具体过程中，主要通过低压保护等措施逐个消除故障风机，断开电网等，恢复正常后，继续连接使用。最后，由于风力发电的规模日益扩大，这种设备的有效性稳定性可能会受到很大影响，并不一定能及时发挥作用。

结论:

目前，针对风电并网过程存在的问题，经过多年的实践总结和吸收国外的一些经验，取得了一定的成果。但如果要发挥风力发电的良好作用，减少对国家电网的影响，还需要继续研究和采用新的技术和设备，以确保风力发电对电力系统不会产生太大的影响。

参考文献：

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