風電并網對電力系統暫態穩定的影響

盧 佳

(太原工業學院,030008)

風電并網對電力系統暫態穩定的影響

盧 佳

(太原工業學院,030008)

隨著社會經濟的快速發展，作為一種重要的可再生資源，風力發電已成為當前發電技術最成熟、最具開發潛力的發電技術。在實際應用中，由于大規模開發風力資源、單一風電場裝機容量不斷提高，電網系統中風電占比日益增加。隨著風電的不斷接入，電網系統原潮流分布發生了變化，受風速隨機與間歇性影響，其輸出功率有一定的波動性，嚴重影響到電網電壓的穩定。因此，在開發與規劃風電場建設中，風電并網對電力系統電壓穩定性的影響做深入研究，意義深遠。

風電并網；電力系統；暫態穩定；影響；措施

0 引言

隨著現代化科技水平不斷發展，風電技術日益成熟，規模不斷擴大，其并網對電力系統帶來的影響也日益凸顯，在電壓、頻率穩定，電能質量及次同步震蕩等方面，電力系統的負責特性非常明顯，為電網系統的安全穩定帶來了新的挑戰，風電并網對電力系統暫態穩定的影響備受社會各界關注。

1 風電所具有的特點

其是風電并網研究的基礎，其特點主要包含波動與間歇性。其中波動性，也可稱為脈動性，具體而言就是在一定時間內，沿某條均線風電功率出現的連續上下跳變性，通過波動幅值與頻率體現該特點。間歇性是指在一定時間內，風電功率出現的不連續性。風電所具有的特點具有很強的隨機性，導致風電可控性不好，該特點是由風力自身的風速及風向等因素決定的。

2 分析風電并網下,電力系統暫態穩定的影響因素

2.1 功角的暫態穩定性

該穩定性主要是指電力系統正常運行狀態下，系統內所有發電機可以保持轉子速度同步運行，企業速率不變。假如電力系統初始化穩定模式，風電并入后，系統內的潮流分布、運行參數及電壓分配等都會出現變化，系統內某些發電機組無功功率降低，功角下降，長此以往造成發電機組功率持續變化，從而影響到電力系統的功角暫態穩定性。

2.2 電壓的暫態穩定性

該穩定性就是電力系統受到干擾后，電壓不會持續下降造成系統崩潰。其穩定時間為零到10幾秒，電壓穩定與系統無功備用容量緊密相連，一般情況下，系統電壓無功水平較高時，發電機組間同步情況缺失，這屬于功角穩定；如果功角偏差較小，局部或全網電壓降低造成大面積停電，這是電壓穩定問題。必須注意的是，在電壓穩定性影響因素中，系統負荷特點非常關鍵，無論節點電壓高低，恒電流負荷對系統暫態穩定都有很大的影響。

2.3 頻率的暫態穩定性

主要是指風電并網后，電力系統頻率不斷下降，用電客戶有功功率出現分配嚴重不均勻，造成系統不穩定。該暫態頻率不但及時體現了系統內有功功率發生的改變，同時對電網系統的安全穩定運行也有非常重要的影響。

3 風電并網下,電網系統暫態穩定造成的影響

3.1 對系統頻率造成的影響

一般情況下，風電并網不會影響系統頻率，但如果電力系統運行出現故障，內部風電機組間出現排斥，電壓不斷降低，此種情況下系統被破壞，其頻率也發生相應的改變。《風電場接入電網技術規定》中明確規定了風電并網技術，對我國不同風電場的功率預測系統配置也做出了明確規定，風電系統配置不斷完善，促使電力系統更加合理與安全。在該規定中，對風電功率預測系的基本要求做了規定，即經專門的線路傳輸數據將預測系統傳輸至調度部門。該預測系統主要包含兩種，一種是短期的功率預測系統，其預測時間為0-48小時內，其在每日12時將次日風電功率預測曲線申報至調度部門。另一種是超短期預測系統，其預測時間僅為15分鐘到4小時，對2小時后的功率預測曲線實施不間斷調整。

表1：在不同電力系統范圍內的風電場運行規定

3.2 對系統保護裝置造成的影響

在風電機組不斷投切啟停中，以免損害接觸器，有風情況下，保持風電機組與電網連接，。如果風速在啟動風速區域出現變化時，風電機組電動機可暫時處于運行狀態。風電與電網功率存在雙向流動，因此，在配置與整定風電場繼電保護器時要注意此種運行模式。異步發電機發展三相短路故障時，無法保持故障電流的不間斷，因此故障不對稱短路電流極為有限，因此風電場保護中，明確規定根據有限故障電流檢測發生的故障，確保保護裝置準確而快速的進行動作。除此之前，雖然風電故障電流不多，但也極有可能促進現行配電網絡保護裝置的安全穩定運行，在初期配電保護裝置與整定中并沒有考慮該因素。

3.3 對電壓閃變造成的影響

電壓閃變，是主觀上意識到白熾燈燈光密度變化，其根據風電場受到干擾出現故障，造成長時間電壓閃變，主要是由風電裝機總容量及常用連接點總干擾源量比例而分配的。電壓波動造成電壓閃變，不是電磁現象。閃變因素主要有：供電電壓質量、照明設備功率與額定電壓、主觀閃變感覺。

4 風電并網下,電力系統暫態穩定的有效措施

4.1 逐步提高其低電壓穿越能力

電網運行出現故障，電壓不斷下降，造成電網系統內電機轉子出現電流局部偏高狀況，如果不及時控制不斷增加的局部電流，就會造成局部直流端電壓不斷提高，影響電機變流器正常運轉，從而造成電流、有功及無功功率發生改變，出現振蕩。一旦風電機組無法抵抗系統內電壓波動與線路干擾，無法及時調節變流器參數的變化，在系統被干擾或電壓下降時，風電機組電機就會退出電力系統，從而對風電系統可操作性與安全穩定運行具有非常重要的影響，因此在電網運行中，提高其低電壓穿越能力非常重要。

4.2 風電機組運行頻率得到改善

通常情況下，風電機組運行頻率的波動范圍有一定的局限性，如果電網系統運行穩定，則該風電機組運行頻率不會超出限定范圍。如果電網運行出現故障，系統功率缺失比較大，而無功功率增強，電壓上升，而風電機組系統功率降低，超出合理范圍；亦或是風電機組不斷退出電網運行系統，系統頻率不穩定，出現很大的波動，如果波動幅度太大就會影響到其它電網設備的運行安全。

4.3 無功功率補償系統得到完善

在電網運行中，無功功率補償系統不斷完善，這是有效緩解系統受干擾，維持電壓不變的一種有效保護裝置。風電場無功補償裝置具有動態的連續調節作用，以此對故障電壓進行控制，而且其調節速度符合電壓相關調節規定。在風電并網電力系統中，風電發電機轉速頻率對系統運行非常關鍵，其轉速大小對系統所需無功功率量具有決定性作用，同時其又受電機轉矩偏差影響。

4.4 加強研究風電場安全技術

在風電并網云系統中，必須要加強研究其安全運行技術。（1）通過恒電壓控制，調節并改造風電機組的無功輸出功率。（2）加強自動控制風電機組無功與有功等功率，促使風電場可根據系統負荷調節峰值，根據系統電壓要求調節風電場無功功率。（3）對風電安全可靠性加強控制，將判斷邏輯與風電機組控制系統有機結合，風電機組受電壓或頻率影響導致脫網，此時其會實現自動并網。（4）對風電記住的頻率、電壓、三相不一致保護及低壓穿越能力進行深入研究，在自動重合閘與系統保護配合的基礎上，研究、改造風電機組的低壓穿越能力，以防風電機組脫網影響到系統運行。

5 結束語

綜上所述，近年來，隨著社會經濟的快速發展，我國從人力、物力及財力等方面對風電行業加大了投入，在實際建設中成績顯著。但總體而言，在總發電量中，風力發電占比還比較小，于發達國家還有一定的差距。因此，針對風電并網電力系統暫態穩定中存在的問題，加大資金與科研投入，不斷滿足社會經濟的可持續發展目標。

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Influence of wind power integration on power system transient stability

Lu Jia
(Taiyuan Institute of technology,030008)

With the rapid development of social economy,as a kind of important renewable resources,wind power generation technology has become the most mature,the most development potential of power generation technology.In practical applications,due to the large scale development of wind resources,a single wind farm installed capacity,power grid system,the increasing proportion of wind power.With the continuous wind power access,the distribution of the original power flow of the grid system has changed,and the output power of the wind speed is affected by random and intermittent,and its output power has a certain volatility,which seriously affects the stability of the power grid voltage.Therefore, in the development and planning of wind farm construction,wind power grid connected to the power system voltage stability of the impact of in-depth study,far-reaching significance.

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