論風電并網對電力系統安全穩定的影響

張國慨

[摘 要]在社會進步和發展的同時，自然環境持續惡化，嚴重威脅到人類的生存和發展。為了謀求更長遠的發展，人類迫切需要開發新型能源，來支持人類社會建設和發展。就當前新能源開發現狀而言，風能應用較為廣泛，它以其獨特的優勢，成為當前最具發展前景的新能源之一。但是由于風能自身有著較大的局限性，其間歇性和隨機性特點致使這種新能源無法廣泛應用，也無法提供大量的電能。文章主要針對風電并網對電力系統安全穩定的影響進行分析，結合實際情況，就其中存在的問題，提出合理的改善措施。

[關鍵詞]風電并網；電力系統；安全穩定；新能源

[DOI]10. 13939/j. cnki. zgsc. 2016. 06. 068

風能是一種新型的清潔能源，能夠最大程度降低對自然環境的污染，但是由于風能自身有著較為突出的間歇性和隨機性特點，致使風能發電同傳統發電廠動力發電存在明顯的差異。基于此，風能發電擁有傳統發電機組所不具備的特性，并網建設后在一定程度上將會對電網系統正常運轉產生影響。但就當前風電場建設現狀而言，自身規模較小，以至于并網后產生的影響并不突出，隨著風電場規模的擴大，風電并網對電網系統的影響必然隨之擴大。由此看來，加強風電并網對電力系統安全穩定的影響研究，是十分有必要的。

1 對電網系統的沖擊

就當前我國風力發電建設現狀而言，總體規模和容量較小，風電場多采用異步發電機，這種發電裝置沒有獨立的電磁裝置，只能借助電網系統建立磁場，如果風電機組直接并網，可能在并網時產生較大的電壓沖擊，形成沖擊電流。這一沖擊電流同電網系統電壓息息相關，如果風電場規模和容量不足，那么該沖擊電流并不會影響到電網系統的正常運行，但如果風電場容量和規模逐漸擴大，那么在并網時產生的沖擊電流將直接影響到電網系統正常運行，導致電壓驟降，不利于電網系統的安全平穩運行。[1]

異步風電機組在工作過程中，會吸收電網系統大量無功功率，來建立自己的磁場，如果并網時產生的沖擊電流是電網系統額定電流的6～8倍，則會導致電壓直接下降到一個低水平，造成電網系統其他設備的故障，甚至會造成并網失敗，破壞電網系統整體運行的穩定性。所以在并網后，應加強無功補償設備的資金投入力度，保證電網系統正常運轉，但同樣，風電機組脫離電網系統同樣會造成電壓的瞬間升高，嚴重情況下超過正常電壓的1/10。

2 對電壓穩定的影響

就我國并網實際建設取得的成效來看，風電場并網對電網系統的主要影響在于電網系統的電壓穩定性。就電力系統總體而言，無功功率是當前影響電網系統電壓穩定的關鍵性因素，并網后風電場從電網中吸收無功功率，建立自己的磁場，可以看作是一個無功負荷，一旦風電機組裝速過快，吸收的無功功率就會持續增加，而轉速降低時，相應的吸收無功功率減小。[2]究其根本，發生這種現象的主要原因是因為風力自身的特性，波動性較強，直接影響電壓穩定。此外，如果風電機組電壓下降，無功補償下降，致使風電機組需要吸收更多的無功，那么電壓將持續下降。

由于風電場并網后直接接入到電網系統的末端，但也有的風電場直接接入到配電網，可能會導致配電網電流流動方向以及規律改變。如果電網系統電流方向發生逆轉，可能會引發繼電保護裝置的啟動，加之電網注入功率增加，嚴重情況下會造成電網電壓以及功率超出安全標準，電壓驟降或提升，致使電網系統崩潰。

3 對電能質量的影響

風電場無功功率輸出波動性較大，將直接影響到電網系統電壓穩定以及電能輸出質量，就風電場對電網系統電能質量的影響有兩個方面。其一，降低風電場并網瞬間對電網系統的沖擊，可以采取軟啟動方式，需要加強軟啟動相關設備的管理，晶閘管運行故障可能會產生次諧波；其二，風電場并網瞬間如果電流持續變換，會加劇換流器的運行負荷，產生大量諧波，促使風電場吸收更多的無功功率，造成電網系統電壓降低。[3]

4 對繼電保護裝置的影響

我國傳統電網主要采用電力分配系統，將產生的電能借由電力系統傳輸到各個負荷，保持單向傳輸，但是風電場并網后，將改變傳統電能傳輸方式，實現雙向傳輸。為了防止風電機組投產對自身設備造成損壞，對電網系統安全穩定產生沖擊，應保持風電機組電動機狀態下運轉，降低系統運轉負荷。如果有較大的風電場并入電網系統，電網系統需要重新評估短路電流大小，檢測短路容量，確保短路容量在并網后仍然能在斷路器承受范圍內，規避短路電流出現而無法解決的問題。

5 結 論

綜上所述，近年來，我國在風力發電方面投入了大量的人力、物力和財力，在實際建設中取得了一定成績，但是從總體上來看，風力發電量占總發電量比例仍然較小，尚未趕上發達國家風力發電水平。由此，就其中存在的問題，應繼續加大資金投入和科研力度，從而滿足人類社會持續發展的戰略需求。

參考文獻：

[1]汪寧渤，馬彥宏，王建東. 大規模風電集中并網對電力系統安全穩定的影響[J].電力建設，2011（11）：77-80.

[2]盧煥麗，康積濤，羅強. 風電并網對電力系統電壓穩定的分岔影響[J].中國電力，2014（1）：75-80.

[3]楊家然，羅曉芬. 淺談大規模風電接入對電力系統的影響[J].電氣開關，2013（4）：11-14.