简析风力发电对电力系统运行的影响

简析风力发电对电力系统运行的影响

王容华田如钢王波

（国网邢台供电公司河北邢台054001）

摘要：作为对于电力系统运行有着重要影响的因素之一，风力发电的关键性不言而喻。该项课题的研究，将会更好地提升对风力发电对电力系统运行影响的分析与掌控力度，从而通过合理化的措施与途径，进一步优化该项工作的最终整体效果。

关键词：风力发电；电力系统；运行；影响

一、电力系统运行中风力发电概述

人们生产生活中，处处要用到能源，而随着经济的飞速发展，人类对能源的需求也大大增加。传统人们依赖于天然气、石油等资源，这些资源的储存都是有一定数量的，这样毫无原则的开采下去，终究会被用尽。除了数量有限以外，这些资源在使用的过程中也会污染环境，因此中外学者都再大力研究新能源的开发。风能属于一种清洁能源，风力发电系统中使用的正是风能。现在许多地区电力来源主要依靠煤炭发电，这种发电系统虽然趋于成熟，而且电能流入电力系统以后也很稳定，但是风力发电当做一个辅助电力装置，它的地位也在逐渐提高，终究有一天，清洁能源会逐渐替代传统能源。因此对风力技术的研究有着重要的意义。但是无法避免的是风力发电会对电力系统带来影响。

二、风力发电技术对电力系统运行的影响分析

2.1风力发电对电力系统运行成本的影响

风力发电作为一种发电方式在现代主要是用其对火力发电系统做一补充，究其本质，是将其作为对部分火力发电的替代。但风力发电受到风力的制约，风力的间歇性与随机性将会对风力发电系统的稳定性与安全性带来较大挑战。就目前的发展情况来看，风力发电技术比传统发电技术的竞争优势还是落后的。风力发电系统初建的高额设施投入，对技术的严格要求，系统运行时备用容量的加大都制约着风电系统成本的降低。随着当前科学技术水准不断提升，人们的生活水平也在不断的提升，在当前的发展趋势和发展背景之下建筑施工项目的规模也在不断的增加，相对应的，对于风力发电技术也有着更高的标准。需要注意的是相关风力发电项目是一个系统化的、复杂化的、技术性较高的工程项目，其中不仅包含有相关设备的操作和使用，同时对于设计也有着极高的标准。所以在风力发电技术应用过程当中很好的掌控技术的指导思想和基本宗旨对于后期的质量将产生巨大的影响。同时还应当明确风力发电对电力系统运行所产生的具体影响，以真正意义上实现风力发电技术的革新和发展，为更好的实现工作的改革奠定坚实基础。在风力发电技术应用过程当中不仅应当对相关电力系统技术等进行分析，同时还应当加强对技术的分析和总结，结合当前的现状提出相关意见，以促进工作的发展和改革。此外，在风力发电技术操作过程当中还应当全面的、深入的分析相关电力系统的供电功率以及供电的效能。

2.2风力发电对电力系统运行稳定性的影响分析

风力发电是对风能的利用，其本身就是具有较大的随意性与不可控制性。发电状态和所发电量基本取决于风速状况，风速的不稳定性和间歇性影响了风电机组发电量的稳定实行，其不稳定性需要电网侧预留出更多的备用电源和调峰容量，在一定程度上加剧了整个发电系统调度的难度。而对于电网结构薄弱的地区来说，无充足的容量备用与良好的电源结构，电力电量的平衡也就很难实现，电网也就无法消纳风电资源。风电功率的输入必然要改变电网的潮流分布，对局部电网的节点电压也将产生较大的影响。风力发电有着较强的性能，也正是因为其相关方面的优势，在当前相关领域和电力系统的设计之中风力发电的应用变得更加的广泛。在实践之中不仅应当针对风力发电技术相关设计进行分析，同时还应当通过模型的方式，对其中各个层次的内容，常见的诸如风力发电技术手段的优化、电力系统设计工艺技术的优化、技术流程的优化以及设计的优化等进行全面的分析和细致的判定，以更好的实现对计算方式的改良，最终保证相关电力系统的正常运转，保证风力发电可以得到妥善的运用。在当前电力系统运行项目当中重点的加强风力发电设计的控制，对于后期运行效果的保障将有着巨大的影响。在传统的电力系统运行过程之中主要是通过不同类型手段对各方面的特征进行判定，但是当前随着科学技术水准的不断发展以及供电系统技术不断发展，为了更好的满足实际情况的需求还应当通过风力发电技术的发展来实现工作的创新。

三、风力发电对电力系统的影响解决方案

3.1改善电能质量问题

3.1.1改善电网结构

按照联结电源和负荷点的电网形状，可分为环形和星形。环形将同电压等级的线路或不同电压等级的线路共同组成一个环，优点是提高供电的可靠性，缺点是运行方式复杂。星形以电厂与变电站为核心，向外辐射、其供电可靠性较差，但运行方式简单。一般二者可以结合应用，效果更佳。按同一电网周波频率是否一致，可分为同步电网和异步电网。交流同步电网上的所有发电机以同一周波同步运行，异步电网则通过换流站和直流线路或背靠背换流站联结，两侧分别以不同的周波运行。

3.1.2为了减缓风电场并网对电网的冲击、通常采用双向晶管装置来解决

当风力涡轮发电机达到同步转速，发电机通过双向晶闸管装置并入到电力系统，电流控制双向可控硅的导通角反馈，双向晶闸管触发角以不同角度逐渐开放，双向可控硅短路，降低冲击电流，采用这种启动方式，能限制风电场并网时冲击电流量，降低对电网的冲击。

3.2改善稳定性问题

3.2.1分组投切电容器

快速电容器对系统无功功率补偿的变化影响作用明显，但风的速度对输出的无功功率影响也很大。所以这一组输入电容并不能实现连续调节电压的目的，由于一组电容器的投切次数不是无限的，其作用也有时间延迟，所以在风的速度快速变化所引起电压波动的时候，是无能为力的。这个时候就需要多组电容器，对无功功率补偿的变化实现可控。即使在风速变化较大时，引起较大的电压波动的情况下，多组电容器也能对其控制，达到一个稳定状态。

3.2.2静止无功补偿器

传统无功补偿用断路器或接触器投切电容，其用可控硅等电子开关，没有机械运动部分，所以叫静态无功补偿装器。通常其组成部分为：其一，固定电容器和固定电抗器组成的一个无功补偿加滤波支路、该部分适当选择电抗器和电容器容量，可滤除电网谐波，并补偿容性无功，将电网补偿到容性状态。其二，可控硅电子开关。可控硅用来调节电抗器导通角，改变感性无功输出来抵消补偿滤波支路容性无功，并保持在感性较高功率因数。静止无功补偿器可以调节动态无功补偿功率，提供动态电流，改善系统的运行。在风电场出口安装动态无功补偿装置，无功功率按电流偏差风场接入点控制的无功补偿，可以稳定风场节点电流，减少对电网电流波动的冲击。改善无功补偿器也可以进一步改善稳定性问题，可以进一步减少对电力系统的影响。最后一点，保护装置的调整。风电场的保护装置的配置和整定，通常的做法是根据终端变电站，根据变电站电压设定值和相关设备的具体参数，在最合理的情况下设置风电场的保护装置的相关状态。风电场保护先是主要依靠配电网保护，即在风电场建立初期，未通过低电压穿越实验时，进行孤立保护，当通过风电机组的低电压穿越保护措施后，再连接到风电场的系统中，风场自动并网。

结语

综上所述，加强对风力发电对电力系统运行影响的研究分析，对于其良好实践效果的取得有着十分重要的意义，因此在今后的实践中，应该加强对风力发电对电力系统运行影响的重视程度，并注重其具体应对实施策略的科学性。

参考文献

[1]白晓红.浅谈风电场并网对电力系统的影响[J].电子世界，2015.

[2]黄德琥，陈继军，张岚.大规模风电并网对电力系统的影响[J].广东电力，2014.

作者简介

王容华（1988.11-），女，籍贯山东省费县，华中科技大学研究生，工程师，单位：国网邢台供电公司。

田如钢（1983.9-），男，籍贯山东省聊城市，东北电力大学本科，工程师，单位：国网邢台供电公司。

王波（1984.12-），男，籍贯河北省邢台市，燕山大学本科，工程师，单位：国网邢台供电公司。