風電并網對整個電力系統運行的影響

尹瀟

摘要：風力發電作為一種無污染、可再生的清潔能源，在國家能源結構的占比中逐年升高。但是，風電具有無規律且功率波動較大的性能，且受風速的影響較大，使得并入國家電網后，對整個電力系統的功率產生沖擊。為緩解這一問題，對風電并網的影響進行分析，并提出優化調度控制策略和增加儲能裝置的措施，為今后開展風電并網方面的研究提供參考。

關鍵詞：風力發電;電力系統;并網;功率;穩定性

1. 引言

近年來，隨著國家對環境保護力度的不斷增強，對清潔能源的需求逐漸升高。在能源方面加強了風力發電、水力發電和核電的比例，逐漸縮小煤炭發電的比例，雖然目前煤炭發電的總占比仍然保持著將近50%的較高水平，但是風電等新能源的規模及增幅正在快速擴大。為加快風電產業的布局，國家還實行了一系列的風電補貼政策，進一步促進了風電系統的發展的壯大。

風力發電主要集中在我國的西部和北部的省份，這些地方風能充足，人口較少，適合風力的大規模推廣。目前，能源的存儲技術還不成熟，風力發電產生的大量的電力不能進行有效的存儲，需要通過西電東送線路傳送到東部人口密集的地區。但是，風力發電產生的電能與我國的基礎電能即火力發電產生的電能在功率上有所不同，導致風力發電產生的電能在并入國家電網的電力系統時容易出現震蕩，風電會對整個電力系統產生沖擊。為提高電力系統的穩定性，本研究對風電并網時對整個電力系統產生的影響進行分析，以期找出有效的解決方案。

2. 風電研究現狀分析

風電作為一種新型的能源系統，在國家政策的扶持下，正快速發展。我國的五大發電集團和六小電力豪門企業正加速在風電領域的布局，風電在并入整個電力系統瞬間會對國家的電力系統產生較大的沖擊，為提高電力系統的穩定性，國內的專家學者進行了大量的研究和分析，較為典型的分析如下：

馬燕峰等[1]對風電這種新能源大規模接入國家電網的系統時整個系統的運行狀態進行評估，探究并評估了風電融入整個電力系統時各類風險，并制定了相關的穩定措施。高海濤[2]為了探究風電與整個電力系統融合瞬間對電力系統的沖擊，通過大數據和現場實際應用分析，得出了風電并網瞬間的系統穩定性。沈雪紅[3]為了提高風電融入整個電力系統時整個電力系統的穩定性，通過自動化控制技術對其融入方式進行控制，采用了電容補償技術，提高電壓的穩定性指標，防止風力產生的電力對整個電力系統產生較大的沖擊。

夏祥武等[4]對風力發電并入國家電網時的調頻功能進行研究，為實現一次調頻提供了可借鑒的控制系統方案。趙林果[5]通過文獻綜述的形式對風力發電產生的電能大規模融入國家電網時國家電網的調度方法和方式進行分析，為提高電力系統的穩定性和抗沖擊能力提供解決方案。吉孝明[6]對風電的發電方式和并入國家電網的時機進行分析，以提高系統的穩定性。李現偉等[7]為了抑制風力發電產生的電能并入國家電力系統時產生的系統振蕩和沖擊，通過智能化控制策略和方法對風電并網系統進行優化。劉文杰等[8]對風電融入電力系統的研究現狀進行分析，并對并網方式的控制策略進行優化，以減弱風電并網暫態產生的沖擊和振蕩。

3. 并網后電力系統分析

3.1 風電的特點

風力發電具有以下幾個方面的特點：一是無污染，風力發電為清潔能源，與化石能源不同，不會產生污染，且屬于可再生能源。二是規?；?，風電一般集中布置在風能充足、人口較少的西部和北部地區，容易實現規?；?。三是風電無規律且功率波動大，風電有風力帶動葉片選擇產生，風是不可控因素，使得風電無周期性規律且波動較大。

3.2 并網后系統功率

與火力發生產生的功率有很大的不同，風力發電波動較大，受風速影響較大，使得對整個電力系統功率的影響和沖擊較大?；鹆Πl電產生的電能是整個電力系統的基礎，而且火力發電可控、穩定，對系統沖擊較小?，F場試驗表明：風電并網后電力系統的功率波動顯著增強，且不同風速和荷載工況下，風電并網后電力系統的功率波動也各不相同。為提高風電并網后電力系統的穩定性，需要將建設的規?；L電場與現代電網相融合，以增強對風電的控制。

4. 風電并網穩定性措施

風電對電網的影響主要體現在三個方面，一是隨著風電場的快速布局，風力發電的規模在快速擴大，這些不穩定的電力進入電力系統后，會對整個電力系統的功率產生沖擊。二是風力發電大部分采用的異步電機，并網后受電機速度不一致或電機故障等因素的影響，風電進入電力系統后會產生六倍額定電流大小的沖擊電流，造成電網波動。三是短路電流的出現，異步電機容易出現短路電流，造成電力系統功率不穩定。

為緩解風力發電對整個電力系統的沖擊力度，從軟件和硬件兩個方面進行改善。軟件方面改進控制策略對電力系統進行調節，國家電網設置調度部門對風功率進行預測，根據風電量調度火力發電的量，以火力發電作為基礎，補償風電功率的不穩定性，實現整個電力系統的功率穩定。硬件方面增加變頻器和整流器，保證電壓和頻率穩定;增加儲能裝置，提高電力系統整體功率的穩定性及補償能力。

5. 結論

針對風力發電并入國家電網時存在的問題進行分析，針對風電發電對電力系統產生的功率波動狀況，提出改善控制策略和增加儲能裝置的方法，提高風力發電并網后整個電力系統穩定性。

參考文獻

[1]馬燕峰，楊小款，王子建，董凌，趙書強，蔡永青.基于風險價值的大規模風電并網電力系統運行風險評估[J].電網技術，2021，45（03）：849-855.

[2]高海濤.大規模風電并網對系統暫態穩定性的影響分析[J].科學技術創新，2021（11）：172-173.

[3]沈雪紅.基于電容補償的風電并網電壓暫態穩定性控制研究[J].自動化與儀器儀表，2021（03）：169-172.

[4]夏祥武，田夢瑤.風電并網一次調頻控制性能研究[J].電氣傳動，2021，51（05）：70-75.

[5]趙林果.大規模風電并網條件下的電力系統調度探析[J].中國設備工程，2021（04）：233-234.

[6]吉孝明.風電新能源并網技術研究[J].電子世界，2021（02）：27-28.

[7]李現偉，蔣劉興，劉鵬，王宇軒.風電并網抑制系統振蕩控制策略研究[J].科學技術創新，2020（36）：189-190.

[8]劉文杰，張萬強.風電發展與并網技術探究[J].電子測試，2020（18）：104-105.