淺析風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響

趙 躍

（中廣核蓋州風(fēng)力發(fā)電有限公司，遼寧 蓋州 115200）

風(fēng)能是風(fēng)力發(fā)電的原動(dòng)力，其本身具有的隨機(jī)性和間歇性使其與其他常規(guī)發(fā)電廠的原動(dòng)力有著很大區(qū)別，風(fēng)電機(jī)組擁有很多不同于傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的特性，其并網(wǎng)后勢(shì)必會(huì)影響電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

1 對(duì)電網(wǎng)的沖擊

目前來看，在實(shí)際的風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)中采用最多的是異步發(fā)電機(jī)，異步發(fā)電機(jī)與同步發(fā)電機(jī)不同，它沒有獨(dú)立的勵(lì)磁裝置，因此要想建立磁場(chǎng)，就必須要從電網(wǎng)中吸取。有關(guān)人員如果將風(fēng)電機(jī)并入電網(wǎng)，就會(huì)直接產(chǎn)生電流，這個(gè)電流就是一種沖擊電流，這種沖擊電流是會(huì)隨著風(fēng)電場(chǎng)容量的變化而變化的，如果風(fēng)電場(chǎng)容量過大的話，電流沖擊會(huì)直接影響到電網(wǎng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，如果電場(chǎng)容量過小的話，則不會(huì)對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。當(dāng)然，異步發(fā)電機(jī)的沖擊電流與電網(wǎng)電壓、 滑差率以及暫態(tài)電抗等有著極大的關(guān)聯(lián)，如果風(fēng)電場(chǎng)容量在電力系統(tǒng)中占據(jù)的比例過大的話，電網(wǎng)瞬間降壓，會(huì)直接影響到異步發(fā)電機(jī)機(jī)電網(wǎng)的順利開展。異步發(fā)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，需要從電網(wǎng)中吸取大量的功率，吸取大量功率之后的并網(wǎng)，一般要產(chǎn)生比額定電流要高出近七倍的電流，這些高電流則會(huì)直接影響到電網(wǎng)其他設(shè)備的順利開展。如果嚴(yán)重的話，還會(huì)直接影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性。隨著無功補(bǔ)償設(shè)備的投入，電網(wǎng)會(huì)在一定程度上出現(xiàn)恢復(fù)，但是還會(huì)導(dǎo)致電機(jī)脫網(wǎng)，進(jìn)而使得電網(wǎng)電壓出現(xiàn)上升趨勢(shì)。

2 對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響

在實(shí)際的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)過程中，并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)對(duì)于電力系統(tǒng)的直接影響不僅僅體現(xiàn)在對(duì)電網(wǎng)的沖擊，而且還體現(xiàn)在對(duì)電壓以及頻率穩(wěn)定性的影響。風(fēng)電場(chǎng)如果規(guī)模較大的話，對(duì)電壓的穩(wěn)定性影響則較大，發(fā)電廠規(guī)模較小的話，則對(duì)電壓的穩(wěn)定性影響也較小。一般來講，大規(guī)模的發(fā)電廠對(duì)電壓的穩(wěn)定性影響不僅僅包括電壓閃變與電波畸形，而且還包括對(duì)電壓波動(dòng)的影響。在實(shí)際的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)過程中，無功功率是直接影響到電壓穩(wěn)定性的關(guān)鍵性因素。風(fēng)電場(chǎng)通過吸收電網(wǎng)中的無功功率，形成具有一定損害性作用的無功負(fù)荷。但是風(fēng)電場(chǎng)對(duì)于損害性作用的無功負(fù)荷的吸收是受到風(fēng)電場(chǎng)中風(fēng)能的作用和影響的，主要是由于風(fēng)能具有一定的間歇性以及隨機(jī)性，正因?yàn)槿绱耍瑢?dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)直接影響到電壓以及頻率的穩(wěn)定性。另外，無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行效率與電壓是成正比的關(guān)系，如果電機(jī)組電壓下降，就會(huì)直接導(dǎo)致電機(jī)組無功補(bǔ)償量的降低，進(jìn)而又導(dǎo)致電壓水平的進(jìn)一步下降。反過來，如果電風(fēng)機(jī)出現(xiàn)故障或者風(fēng)速下降，則風(fēng)電場(chǎng)的電壓就會(huì)出現(xiàn)上升趨勢(shì)。

3 對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響

系統(tǒng)的有功功率與系統(tǒng)的頻率有著密切的聯(lián)系，從一定程度上來講，系統(tǒng)的有功功率決定系統(tǒng)的頻率。主要是因?yàn)轱L(fēng)電場(chǎng)的原動(dòng)力是風(fēng)能，風(fēng)能本身具有間歇性以及隨機(jī)性，正是因?yàn)檫@種間歇性以及隨機(jī)性，使得風(fēng)電機(jī)組在電力方面會(huì)隨著時(shí)間的變化以及風(fēng)力的大小變化而不斷地變化。正是由于這種風(fēng)能的間歇性以及隨機(jī)性，使得風(fēng)力具有不可控性，如果想要通過當(dāng)下的技術(shù)對(duì)風(fēng)力進(jìn)行控制顯然是不可取的。風(fēng)能力度不可操控，直接影響到系統(tǒng)的調(diào)頻能力以及風(fēng)電場(chǎng)容量。風(fēng)電場(chǎng)中的電力系統(tǒng)如果變化過大的話，不僅僅可影響到電能的質(zhì)量，甚至還可以直接造成電力系統(tǒng)的崩潰。因此，在實(shí)際的風(fēng)電場(chǎng)管理過程中，有關(guān)部門以及有關(guān)人員需要設(shè)置一定的快速調(diào)頻機(jī)組，這樣可以保證風(fēng)電場(chǎng)容量的調(diào)頻力度，從而做好電力系統(tǒng)功率的平衡。但是，需要注意的是，正是由于我國(guó)電力系統(tǒng)電源構(gòu)成的復(fù)雜性，使得快速調(diào)頻機(jī)組要么成本過高，要么機(jī)組匱乏，這些問題不僅需要資金還需要技術(shù)的支持。因此，如何降低風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響，是今后變電場(chǎng)研究的重要方向。

4 對(duì)電能質(zhì)量的影響

電能的質(zhì)量不僅僅包括波形質(zhì)量、頻率質(zhì)量而且還包括電壓質(zhì)量，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)于電能的質(zhì)量影響主要是來自于對(duì)于這三個(gè)電能相關(guān)因素的影響，下面我們就以波形質(zhì)量為例，分析一下風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)于波形質(zhì)量的影響。總體來看，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)于波形質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：第一，實(shí)際的風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)營(yíng)過程中，風(fēng)電場(chǎng)有關(guān)管理人員會(huì)采用軟啟動(dòng)的方式，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行控制，其目的必然是為了進(jìn)一步減少風(fēng)電場(chǎng)對(duì)于電力系統(tǒng)的沖擊。但是，正是因?yàn)椴捎眠@種軟啟動(dòng)的方式，加上軟啟動(dòng)中包含著其他電力電子設(shè)備，使得風(fēng)電場(chǎng)電力設(shè)備出現(xiàn)諧波，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第二，在實(shí)際的風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行過程中，有關(guān)人員對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行方式采用交流——直流——交流的方式轉(zhuǎn)化，在這種轉(zhuǎn)換過程中，換流器起著關(guān)鍵的作用，換流器在實(shí)際的運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，甚至還會(huì)在一定程度上吸取無功功率，進(jìn)而直接影響到風(fēng)電場(chǎng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5 對(duì)環(huán)境的影響

風(fēng)電本身無疑具有良好的生態(tài)效益，屬于清潔能源，利于環(huán)保。然而，按照前文分析，由于風(fēng)電的強(qiáng)制上網(wǎng)，必然會(huì)造成其他發(fā)電廠運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性的降低，其中火力發(fā)電廠首當(dāng)其沖。除去頻繁啟停帶來的高額費(fèi)用外，火電廠的耗油量、耗煤量都將相應(yīng)增加，且機(jī)組的壽命由于頻繁啟停而減少。因此，綜合看來，按照當(dāng)前的技術(shù)水平，風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)環(huán)境的整體影響尚有待商榷。

6 總結(jié)

綜上所述，隨著風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，風(fēng)力發(fā)電這種不穩(wěn)定的分散電源特性對(duì)電網(wǎng)的影響愈加顯著。可以通過采用有效措施來改善風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行性能，降低風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的影響。深入研究風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，探討提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的策略，是今后有關(guān)部門在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究方面的重要課題與目標(biāo)。

[1]吳茜瓊.風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電力系統(tǒng)影響的仿真分析[J].南昌大學(xué),2012(05).