風力發電接入電網后的影響研究

摘 要：隨著我國電網管理標準化，充分利用風能這個可再生能源發電，重點解決風電接入問題是我國電力管理的重要課題。如何降低電網常規設計和運行中將風力發電造成的多種負面影響，有效地對電網的運行進行控制，改善風電對電網的影響，全面穩步地實現風力發電進入電網，推動我國電網向更廣闊的方向發展，是現行電力管理的重要內容。

關鍵詞：風力發電；電網；電力系統；影響

隨著社會經濟的飛速發展，傳統能源供應已對經濟發展的需求出現了短缺，同時，給社會資源、生態環境帶來了一定的影響。所以，節能減排，保護環境，促使新型的風力發電技術應運而生。風力發電以其自然資源豐富、成本低和清潔環保的優勢，挺進了電力網絡系統，為智能電網的發展帶來了生機。

1 風力發電的類型及特點

自20世紀70年代，風力發電的發展已達到了如火如荼的地步。它通過風力機和發動力對風能和機械能進行有效地轉化，從而達到能源的供給。從機械能的角度來劃分，可分為水平軸分機和垂直軸分機；從電氣角度來劃分，可分為雙饋感應發電機型風機、直驅感應發電機型風機、直驅永磁感應發電機型風機和超導無刷直流發電機風機等；但由于風能變化頻繁，隨機性和風力設備的匹配性存在一定的影響，因此，分布式發電和分布式儲備設備成為并入電網運行的重要因素。傳統老式的分布式發電是以局部單風電場并入電網系統，容量小，受用面積有限；而新型的風電場是以風能資源豐富地域進行集中采集，建造風電基地，將存儲量豐富的風能通過各種通電設備向外大量輸送，以此滿足五湖四海用戶的能量需求。

2 風力發電接入電網后的影響分析

風力發電并入電網后，會帶來因區域環境、氣候等因素造成的不穩定現象，同時電機的非線性特性，使它在電網中吸收無功功率，對電網的影響日益增大。其主要影響因素體現在以下方面：

2.1 風力發電影響電網頻率的強弱

在我國風力發電開發項目的研發過程中，設計人員在考慮頻率影響的因素，改進措施中實施了風電穿透功率極限，其核心癥結就是風電接入電網系統后電網頻率強弱保持穩定，并在一定規模的電網系統中風電容量的囊括力。從而解決風電場容量確定的比值范圍內，電力系統中的電力頻率敏感性和穩定性就能得到保證，風力發電對電網系統頻率強弱的影響力就會協調。

2.2 風力發電影響電網電壓的高低及系統繼電保護裝置

電壓穩定和繼電保護裝置完備是保證電網系統順暢的重要因素，風力發電組的能量密度有限，地處距離及環境偏遠等原因，使風力機組的功率供應補償會出現電壓波動、閃變和諧波污染等問題，嚴重時會導致電網系統中的電壓瞬間下降，發電機連接中斷，因此，加強電網系統的承受能力，保證更大范圍和更大強度的電壓平衡和電源可控性，在風力發電機組中設置快速保護裝置，調峰、調頻及備用等要素，是保證全額接受風電、電網安全工作的重中之重。

3 如何改善風力發電接入電網后的影響措施

回顧我國風力發電史，可以看出我國的風電裝機容量不斷增大，2008年底的裝機容量累計達到13242kW的成績，位居世界第四，累計風電機容量主要分布在內蒙古、遼寧、河北、吉林和黑龍江，在我國“十一五”規劃設計中，布置風電裝機量的擴大，積極支持政策性風電開發，是深受矚目的課題。

3.1 雙饋式異步發電機

為了使風力發電機組處于穩定的發電狀態，同步和超前同步的范圍內進行電流頻率的可控性，在雙饋式異步發電機組的轉子回路中設置了變頻器，這樣可以隨著風速的增減最大限度地跟蹤和輸出能量，調節轉子交流勵磁電流的升降值和相位，改善系統的限流功率，加強系統對有功和無功的控制力度。

3.2 無功控制技術

在我國，早期的風電場一般都是采用固定轉速風電機組，存在著電力吸收系統無功且無功不可控的弊端，結果使得電網的電壓波動較大，依靠無功補償裝置來調節工程越來越大。引起并網風電場與常規電力系統的電壓失衡的機理是一致的，加上大規模的風電并網，風電場送出的線路遠近不同的影響，使輸送的風電功率不定，電力系統穩定性能差。因此，改進風電機組結構，應用無功新技術勢在必行。目前普遍運用控壓手段就是安裝SVC等動態無功補償裝置、輸電通道動態無功補償設備等技術來實現風電功率預測和電壓控制，有效預防電網潮流引發的風機脫網和故障電壓引起的大規模轉移。

4 結語

隨著我國電力系統改革的步伐日益加快，政府部門的高度關注，先后出臺了各項政策和規定，使我國的電力發展蓬勃向上。從外因角度看，保護生態環境，加強我國智能電網建設，是激發電力部門改變制約風電接入電網瓶頸的動力，清除風力發電并網帶來的負載影響；從內因角度看，利用豐富的風能電力能源，低成本高效益，切實解決可再生能源發電的接入問題，是電力系統工作必須面對的難題。因此，有效地調整現行的管理手段，創設技術成熟、成本優勢的規模化商業前景的新能源投運，真正實現我國風力發電的出力量，確保電網穩步快速地向前發展是不容忽視的。

參考文獻

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[2]馮紹興.光伏發電并網對電力系統電壓穩定的影響分析[D].鄭州大學，2014.

（作者單位：中廣核風電有限公司內蒙古分公司）