電能質量對風電并網穩定性的影響以及如何改善的研究

吳凱 剛千惠

摘 要：風電是新能源發電中一個重要組成部分，但由于風電的隨機性、間歇性和不可控性的特點，導致并入電網必將對系統造成一定的影響。本文研究了電能質量對并網的影響和如何改善風電并網穩定性問題，為以后的研究奠定了基礎。

關鍵詞：風電；新能源；并網；穩定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.202

1 引言

風能是新能源的一種，由于風速和風向是隨機變化的，所以風電廠輸出的電量也是隨機的。因為風能獨特的特點使得風電廠的容量可信度降低，也會給電網在有功無功的調度方面造成很大的困擾。如果遇到特大風或者特別惡劣的天氣環境時，為了保護風電機組整體設備不受損害，工作人員進行切機。因此，這些情況對風電并網穩定性都會帶來很大的危害。為了提高風電并網穩定性，分析其影響因素是必要的。

2 電能質量對風電并網的影響

圖1為我國已建，在建和規劃建設的風電廠位置圖。風電已經在我國廣泛的應用，但還存在許多問題對電能質量造成影響。電壓波動和閃變是風電并網時常出現的兩種影響電網質量的結果，追其本質原因是由于風能不穩定導致輸出波動。風電機組運行過程中的不穩定因素和風能的不穩定性相結合就會導致最后電能輸出的不穩定，要想把這些不穩定的電能利用起來對電網本身就是一個很大的考驗。如果電網不夠穩定和強壯，風電并網產生的電能就會對電網本身造成很大的沖擊，會出現電壓波動、閃變、電壓偏差、諧波等問題[1]。

2.1 電壓波動和閃變

電壓波動和閃變對于風場并網來說是一個很常見的問題，因為風能的不穩定導致并網后電能的不穩定，導致并網后電壓的波動。那波動的程度由電網無功波動和電網短路容量來決定。而閃變的程度是由電壓波動決定的。電壓的波動主要由三個因素引起的。風電機組啟動瞬間會產生很大的電流和電壓，這股電流和電壓對并網會產生嚴重的沖擊，并且會持續很長時間，如果風電機組設備較多這種沖擊會更加明顯。因此，一般并網時風電機組會分開并入，并且間隔時間也要滿足要求以免造成不必要的沖擊對電網。

2.2 諧波污染

電網中應用的電壓信號都是正弦波，并且電流信號也是同頻率線性的。但是當正弦電壓信號與非線性元件一起使用時，元件就會出現非線性的電壓和電流屬于電壓電流畸變，這種現象產生的原因主要是當正弦電壓信號與非線性元件一起使用時，非線性元件會產生諧波電壓和諧波電流。這些發生畸變的電壓和電流通過并網被送到電力系統時就會對電網產生很大影響，導致電網質量下降，所以必須采取必要措施以免對電力系統中其他電子元件造成危害，影響電力系統的安全運行[2]。

2.3 頻率偏差問題

風電廠并網時由于輸出功率與電網有區別，導致風電廠的并網電壓對電網電壓以及電力系統頻率會有一定程度的影響。風電廠的切出速度與風速有密切的關系，當切出速度小于風速時，風電廠要脫網停運；當當切出速度大于風速時，風電廠也要停機脫網。只有在兩者之間時才能正常運行，而這種突然的脫網對電力系統的頻率有一定的影響。

3 如何改善風電并網穩定性

3.1 對電能質量的改善

改善電能質量的裝置有APF（濾波作用）、DVR（電壓恢復）、SVC（無功補償）等。這些設備可以很好的控制電壓的波動和閃變。它們通過濾波，電壓恢復以及無功補償來完成電能質量的改善。

3.2 低電壓穿越問題的改善

改善電網低電壓穿越能力主要有兩種方法，分別是改善控制方法與增加硬件電路。改善控制方法只能降低電網故障時的過剩電壓與電流，但是根據能量守恒定律這樣無法使過剩的電壓電流消耗掉，只能使之相對平衡。但是通過増加硬件電路就可從根本上解決了電網故障時的過剩電壓與電流問題。

3.3 電網穩定性的改善

因為風電隨機性較大所以調控難度較大，其中一種方法就是安裝儲能裝置，它可以很好的穩定電網，也可以起到靜止無功補償裝置的作用。

4 結論

風電在我國已經得到廣泛應用，但風電并網穩定性問題還存在問題，本文研究了電能質量對并網的影響和如何改善風電并網穩定性問題，為以后的研究奠定了基礎。

參考文獻：

[1]王偉，劉紅.風電場并網發電機組的控制技術[J].電子技術與軟件工程，2016（02）：231.

[2]李璐，張凱.風電場的穩定性問題[J].可再生能源，2017（24）：30-34.