试论大规模风电并入电网对电力系统的影响

程艺博

摘要：针对我国风力资源较为丰富的地区，通过将适量风电接入电网末端可在一定程度上补充当地电网。但与此同时也需考虑大规模风电并入电网时风力机输出功率随风速变化等相关特征对电力系统的影响。

关键词：电网;风力资源;风电并网;电力系统

大规模风电并入电网会在一定程度上影响电力系统的稳定性，风力的随机性与间歇性会引起电压波动及电压偏差，与此同时为降低这种不良影响，在频率控制及相关流程上的经济成本也会增加。对此，需在保证电能质量的前提上优化风电并网方案，降低风电场对电力系统的不良影响。

1大规模风电并入电网对电力系统的影响

1.1风速随机性影响电网稳定性

一般情况下我国适合开发大规模风力发电地区大多远离负荷中心，适量的风电接入可较好可有效补充电网，而现实情况是，我国在电网规划与风电规划协调发展上还有待改进，并且风电还有一个特征就是风速具有随机性与间歇性，并且这种特征会影响风力发电机的输出功率，对电能质量会产生影响，如引起电压波动等等。

1.2带来谐波

电压波形在电力系统中基本上以奇次谐波为主，几乎不存在偶次谐波，奇次谐波可通过变压器进行隔离或滤波装置进行处理，而频率较高的高次谐波一般在传输过程中便渐渐衰竭。高次谐波干扰是影响电能质量的一大“公害”，在风电并网过程中，风力发电机自带的电子装置及并联补偿电容器可能会增加谐波对电力系统的影响，如并联补偿器与线路电抗发生谐振等情况。

1.3对电网潮流与电网调度的影响

风功率波动变化会加重电网无功调节方面的负担，并加重局部电网方面的高电压问题。与此同时，对于风电主要分布在电网西部的地区而言，大规模风电会在常规电网潮流上由西向东迭加传送，对于接近稳定极限的电网运行无疑是一种巨大的压力，尤其是在送电高峰期，这种影响会更为突出，会引起输电阻塞。除此之外，当风功率掌控的难度也会蔓延到电网调度上。电网调度需要对电源出力及负荷有较为明确的了解，但在风功率的波动变化以及风力的不可预测性会导致在风电场的出力预测及追踪上则有一定难度，因而也会影响到电力调度，不利于电力系统动态稳定性的维持。

2大容量风电并入电网优化方案

电网接纳风电容量的影响因素较为复杂，相对于传统火电厂输出较为稳定可控，风电出力可控性及可调度性较差，电网结构、负荷水平及网内常规机组最低出力等因素都会影响风电场接入容量。与此同时，联络线输送能力及系统备用容量制约等因素也会影响风电接入容量，可根据上述因素控制风电接入容量以此来优化大容量风电并入电网方案。

2.1优化风机设备选型策略

在选择风力发电机设备时，需要更具当地电网及风力环境等各方面因素。部分地区电网架构较为薄弱，如接入大容量风电，而风机设备运行特性又难以满足需求时则会影响电力系统性稳定性。目前，市场上常见的风力发电机包括恒速恒频于变速恒频两种，前者具有结构简单且成本低的特性，同时运行可靠性也相对较高，在我国早期风电场运行中较为常见，后者则在有功与无功解耦控制上应用效果较好。在风电并网时，风力发电厂运行会从电网处吸收无功功率，并且所吸收的无功功率会随着风电场出力的增加而增加，而变速恒频型风力发电机的运行特性可较好的起到无功补偿的作用，并能更好捕获风能，但不足之处在于变速恒频型风力发电机的变流器会向电网注入谐波从而影响电能质量，此外相对于恒速恒频风力发电机其成本也相对较高。对此，可根据具体情况进行选择，最大程度内降低风力发电对电网的影响。

2.2风电场与抽水蓄能电站联合

对于风电场出力的随机性，可通过抽水蓄能电站进行调节。抽水蓄电站可通过发电与抽水的方式进行调相。在风电场出力较大与系统负荷偏低的情况下，就可以通过抽水蓄电站将多余的相关电能积蓄，而风电场出力较小系统负荷较大时则可通过抽水蓄能电站发电加以补充，从而起到局域调峰填谷的双重作用。抽水蓄能电站简单来说就是一种能量转换及存储的设施，通过风电场与抽水蓄能电站的联合使用，不仅可较好地解决风电产出力随机性的问题，相对于抽水蓄能电站的资金投入，抽水蓄能电站的应用可降低电压调节及频率控制等方面的费用，从而降低电网企业成本，其开停较为灵活，也可以较为迅速的投入运行。由此，抽水蓄能电站在技术可行性较高的同时也是是具有一定的经济可行性的。

2.3优化风电大规模接入规划

面对能源危机，风电并网几乎是势在必行，对此，相关人员徐提前做好风电大规模并入电网的规划，在新能源电源点布局及风电并网的影响上进行分析优化电网结构。在此过程中需要考虑到大规模风电并入电网对电网潮流、电压稳定性及电力调度的影响，制定解决方案。例如在配電网保护配置上，还需考虑风电机组频繁投切对接触器的损害，优化风电场继电保护装置配置，确保配电网络保护装置正常运行。

结语

在考虑大规模风电并入电网对电力系统的影响时，首先要注意到风的随机性及波动性，其不仅会影响电力系统的稳定性，也会影响电力调度。而从我国乃至全国能源利用现状而言，大规模风电并入电网是难以避免的。对此，应当尽早做好规划，在电网结构、电网设备及风电场设备上加以优化，从而可实现风电场利用价值最大化，并降低风电场输出功率间歇性与波动性对电能质量的影响。

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