大规模风电接入对电网调度运行的影响

大规模风电接入对电网调度运行的影响

贾玉良

内蒙古电力（集团）有限责任公司巴彦淖尔供电分公司 内蒙古巴彦淖尔015000

摘要：近年来，大规模风电接入发展迅速，我国在大规模风能接入方面取得了重大进步，大型并网接入具有间歇性和波动性，因此大规模风电接入将对电力系统调度运行产生一定影响。基于此，本文重点论述了大规模风电接入对电网调度运行的影响。

关键词：风电接入；电网调度；影响

风电作为一种清洁能源，具有清洁、灵活、可转换性强等特点。然而，近年来，随着现代化城市的不断建设，对电能需求也在不断增加，许多电力公司已开始将大规模风电技术引入传统电网建设，以满足城市电力需求。尽管大规模风电接入能解决我国资源消耗及能源储备短缺问题，但在自然因素影响下，大规模风电接入会对电网调度造成一定干扰，所以应合理调度。

一、大规模风电接入对电力系统稳定运行产生的影响

1、小干扰稳定。随着风电安装系统的增加，将对电力稳定系统产生直接影响，特别是在小干扰稳定方面。研究表明，大量的风电系统安装会对电力系统的阻尼产生负面影响，严重时会导致风电系统失衡。因而安装风电系统时，应注意电力系统的阻尼特性。因此，应对电力系统阻尼进行深入分析，揭示对电力系统阻尼产生负面影响的原因。电力系统本身运行稳定，大规模风电接入会对电力系统稳定性构成一定威胁，需进一步研究，这对电网发展具有重要意义。

风电系统规模的增加将使电力系统运行模式更复杂，对工作人员的控制调度有一定难度，简单的几个运行模式并不能说明所有的问题。当前风电系统的研究方法是选择线性化模型进行深入分析，即使用负阻尼机理。深入分析电力系统阻尼特性和其他方面，线性化模型方法最合适。当使用线性化模型分析时，只有在保证运行参数稳定工况下，运行点周围发生一些变化，现行模型分析才能具有一定效果及意义。若在参数波动较大情况下使用该方法，将导致显著误差，并影响分析结论。国内发生低频振荡的未知机理引起了许多电力系统企业的注意，这表明负阻尼机理不能用来解释低频振荡现象。对于低频振荡的研究过程，不能采用仿真模式再现这种振荡过程进行深入分析研究。风电系统安装量在不断增加，传统线性化分析方法能否继续使用，还需相关人员进一步研究，期待有更好方法来解决此问题。

2、暂态稳定。其是指电力系统在受到显著扰动后恢复到初始状态的过程，从电力系统角度来看，当同步发电机功率角或异步发电机转差率保持稳定在一定值之间时，这种稳定称为暂态稳定。根据电力系统当前运行特点，可发现电网拓扑结构和运行模式受到风电集中接入电网的暂态稳定性影响。在理想的风电接入工况下，电网暂态稳定性提高，相反会下降。同时，感应发电机是风电系统重要部分，这决定了风电机组与传统同行发电机的差异，故障发生后，风电机瞬态特性需不同于同步发电机，此时大量的风电接入电力系统会导致系统发生瞬态性变化，这种变化的主要原因是大规模风电接入影响了电力系统的惯性和潮流分布特性，最终导致上述问题。

3、电压稳定性。电力系统中电压稳定至关重要。大规模风电接入将破坏电压系统的稳定性，若风电接入在电力系统中未足够储备下进行，将导致电压失衡，这涉及使用一些无功补偿装置，例如，有许多并联电容器组和静止无功补偿器，并联电容器组可用性不高，不具有穿越低电压能力。静止无功补偿器应用普遍，在市场上使用次数也在增加。低电压穿越能力是影响电网电压稳定性主要因素，也是电压稳定性的保证。因此，低电压穿越要求在风机并网电压电流时，风机应保持在未脱离电网状态，以便为电网提供足够功率，支持电网电压正常运行，避免与减少大规模风电接入的影响。

此外，电力系统中低电压穿越能力较重要，在关键时刻能对电力系统起到一定保护作用。具有低电压穿越能力的相关风电场能使电力系统更加稳定地运行。若不具备，一旦发生特殊情况或故障时，要激活保护装置，以便风电场能在系统容量较小时接受。大规模风电接入将使电力系统难以承受，使系统难以在此时正常运行，严重时可能无法承受大容量，导致电压失稳甚至崩溃，致使大规模停电，产生严重影响。

二、大规模风电接入对电网频率控制性能产生的影响

大规模风电接入将增加电网频率控制压力，此时电网会防止电力系统出现一些故障，并采取频繁调节行为，最终导致电网性能下降，所以在风力发电阶段，应根据电网性能进行相应的频率控制，这是工作人员和电力公司应注意的关键问题。也有许多研究表明，在风电变化时，工作人员要记录相关数据。例如，记录和比较接入风电前后情况，分析影响电力系统运行的一些因素。通过分析增量结果，进一步评价控制区有效性。此外，应更加关注大规模风电接入对电网频率控制的影响，这与电能供应密切相关。风电的大量接入将导致电力系统结构变化，影响电源稳定性，甚至导致一些安全问题。因此，需更加关注电能供应，确保电力系统能正常有效运行。同时，在分析电网一些运行特征时，也可更全面研究分析。电网运行中的负荷问题，若电网负荷快速增加或减少，应调节电网，使其负荷更加标准化和平衡，避免因功率不平衡而引发安全问题。但随着风电大规模接入电力系统，电网调节变得相对困难，需考虑许多因素。例如，风电与平衡负荷间关系及变化等，即静负荷波动，需工作人员识别和掌握负荷分布规律，以比较风电未接入电力系统的情况，从而了解风电接入后负荷对电网调节的影响。通过分析基于该方法的电网调节量，能找出影响电网频率控制的原因。根据原因进行调节与控制，能发现静负荷变化大于负荷变化，但会小于风电变化与负荷变化的直接叠加。该结论表明，电网的调节量会受到风电接入影响，导致调节量增加，但无明显增加趋势。造成这种现象的主要原因也是出于多种考虑，例如电网系统内风电的消耗，或风电本身可变性，这与电网中的负载可变性相中和，最终缓解电网调节压力。

三、大规模风电接入下电网调度的未来发展趋势

为保证今后电网调度工作的顺利进行，要进一步优化未来电网调度的发展模式。大规模风电接入后，电力系统的稳定性将受到影响，在风电渗透率高的情况下，这种影响将变得更加明显。因此，针对这种情况，提出一种在电网调度中增加风电场安全容量的方法，将双馈风电场、双馈同步发电机连接在同一接入点，并证明了基于双馈风电场的影响，风电场中电力系统的暂态稳定性优于连接到同一接入点的相同容量的同步发电机。通过结合风电场自身的暂态特性，综合研究三相短路故障对电力系统影响及风电场自身外部电网风电场，能确保提供一个具有最佳接入电网容量的风电场，以最大限度地提高电网调度能力，避免电网调度问题的发生。

此外，在电网调度期间，考虑到大规模风电接入的特殊性，要加强重合闸管理。在此期间，考虑到故障电压的差异性，在风电场中快速确定继电保护的准确位置仍存在一定的困难。因此，为避免上述问题的发生，在大规模风电接入中可采用多次零电压穿越方法，需根据风电场具体运行情况，进一步控制每次穿越的时间，一般不超过125ms，以确保电网调度能力。

总之，风电作为一种新型清洁能源，与传统能源有许多不同之处。近年来，大规模风电系统的装机量不断增加，呈现出快速发展的阶段。大型风电系统的安装将对电网的调度运营产生一定影响，对电力系统的稳定运行及电网频率的控制提出了一定的挑战，需深入分析。特别是对于产生的净负荷变化，将贯穿整个电网，因此电力公司及工作人员应予以重视。

参考文献：

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