試論風電接入對電力系統的影響

韓力強 郭靖

摘要：新能源發電對節能減排、解決能源危機具有重大意義，但對電力系統而言，新能源的接入是機遇與挑戰并存。如果風電接入處理方式不夠合理，將會對電力系統的穩定性造成影響。為了更好的對風電接入進行控制，發揮其最大價值，加強風電接入對電力系統影響的研究意義重大。

關鍵詞：風電接入；電力系統；影響

1風力接入的特點

風電作為一種新型的電力能源，相比于傳統發電廠而言，既有與傳統發電廠相同的地方，又具備傳統發電廠所不具備的特殊性。我國的地理面積較為遼闊，其中地勢地貌也是多種多樣，總體來看，我國平原地區的面積在總面積中占比并不是很高，而在風能發電的運作中，地理位置對于風能發電產生著重要的影響。對于山地高原等不平坦地勢來說，風力發電廠的建立與運行會受到一些影響，比如，受到天氣影響，使風能帶動電力運作的穩定性大大降低，發電量會隨著風能的波動而波動，而天氣對我們來說存在著很強的不可控性，這樣就無法保證風能帶動電力的更好運作，加上各種各樣因素的影響，如“三北地區”風資源最豐富，但較經濟發達的東部地區來說，區域負荷較低，電網建設相對較薄弱，“棄風”現象非常嚴重，全年可利用的風力能源被大大減少，造成能源的浪費。

2分析風電接入對電力系統的影響

2.1風電接入對電能質量的影響

由于風力發電的間歇性和波動性，給電網的電能質量帶來了嚴重的影響，如電壓波動、電壓偏差和閃變、諧波等。目前，風力發電對電能質量的主要影響是電壓波動與閃變，而諧波的影響也不容忽視。風電給系統給電網帶來諧波的途徑主要分為兩種：一是風力發電機本身配有的電力電子裝置，如并聯電容與電抗元件發生諧振會放大諧波效應。二是風力發電機的無功補償裝置，如并聯電容器可能會和線路電抗發生諧振。

2.2風電接入對電網穩定性的影響

風力發電系統一般在電網末端接入，改變了配電網傳統的單電源分布式結構，使潮流流向和分布都發生了改變。隨著風電注入功率的增大，可能會引起風電場附近的局部電網電壓越限，嚴重時可能會導致電壓崩潰。傳統風電場容量很小，一般都作為負荷不參與電力系統的控制，當系統發生故障時，切除風電機組保證風電場和電網的安全。但是隨著風電場滲透功率的不斷增大，風電輸出的不穩定性對電網的功率沖擊效應也不斷增大，對系統穩定性的影響就更加顯著，嚴重時將會使系統失去動態穩定性，導致整個系統的瓦解。

2.3風電接入對繼電保護的影響

風電機組的頻繁投切會損壞接觸器，縮短接觸器的壽命，為了減少風力發電機組的投切頻率，在有風期間，風力發電機都必須保持與電網相。而且當風速在啟動風速附近波動時，允許風力發電機短時電動機運行。因此，流過風電場和電網之間聯絡線的功率有時可能是雙向的。當風電場在電網末端接入配電網時，由于配電網采用的是三段式電流保護，盡管系統故障時風力發電提供的短路電流有限，但是也有可能會影響配網的保護裝置的正確運行，所以風電場的保護裝置的整定和配置需要考慮這種運行方式。

3減少風電接入對電力系統的不利影響的對策

3.1改善電能質量

并網風電場的公共連接點短路比SCR和電網的線路電抗、電阻比，即X/R比，是影響風力發電引起的電壓波動和閃變的重要因素。SCR越大，風力發電機組引起的電壓波動與閃變越小。如果電網線路X/R比合適，無功功率引起的電壓波動可以補償有功功率引起的電壓波動，從而減輕整個平均閃變值在風電場設置合理的電容器組（或電抗器組）可以抑制電壓變動和電壓偏差。

3.2保護裝置的調整

風電場接入配電網時，須考慮風力發電提供的故障電流，需要重新配置和整定配電網保護；在進行風電場保護裝置的整定和配置時，須考慮風電場與電網之間聯絡線的功率流向。通常的做法是按照終端變電站的方案進行配置和整定。主要依靠配電網的保護來切除系統的故障，然后采用孤島保護、低電壓保護等措施，逐臺切除風力發電機組，從而在故障期間斷開風電場與系統的連接，而當故障清除后，控制風電場自動重新并網。但是對于今后大規模風電場接入配電網的情況，這種方法會降低系統的可靠性。

3.3提高電壓穩定性

風電接入會對電力系統的穩定性造成嚴重干擾，為了降低其干擾程度，可以有多種方法進行控制。首先可以進行無功補償，這是當風力發電場接入到電網后提高電力系統穩定性的重要途徑。通過適當的增加電容器補償容量以后，能夠使電力設備出現短路障礙后的穩定性能提高，當進一步處理以后，可以改善整個系統電壓的穩定性。其次，可以通過采用雙饋異步類型的發電機。在現階段，風電場使用頻率最高的風電機就是雙饋異步發電機。在實際應用過程中，該機組中的定子與電網直接相連，轉子通過雙PWM與電網相聯，實現轉子交流勵磁，通過坐標變換就可以實現轉子的交流勵磁電流有功、無功解耦，實現有功、無功功率的靈活控制，進而改變了功率的因數，不僅可以提高系統運行的穩定性，同時還能夠省去了安裝無功補償裝置的環節。除此之外，還可以應用合適的儲能裝置。由于超導儲能型的裝置具有相應速度快，調節能力強及轉換速率高等特點，不僅可以進行無功率的調節，還同時還可以進行有功、無功的控制，而且具有較高的靈活性通過降低輸出功率產生的波動，來提高電壓的穩定性。

4結語

總之，從近些年我國新能源發展程度來看，風電正以極其迅速的態勢進行著發展，主要表現在風電場規模不斷的增加，風電技術不斷地創新與研究，對于風電的不斷發展，有關部門應逐步完善監督檢查體制，以確保電力系統正常的安全穩定運行，并且掌握風電可能會對電力系統造成的影響，進行更深層次的研究，將風電對電力系統的干擾降到最低，保證電力行業的持續發展。

參考文獻：

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[4]風電接入對電力系統電能質量和繼電保護的影響研究[J].相亞楠.現代工業經濟和信息化.2017.

（作者單位：國家電投內蒙古分公司）

作者簡介：

韓力強（1983.05.06），性別：男；籍貫：內蒙古扎旗；民族：蒙古族；學歷：本科、；職稱：助理工程師；職務：風電運維高級工；研究方向：電力系統，風力發電。

郭靖（1987.2.16），性別：男；籍貫：內蒙古通遼；民族：蒙古族；學歷：本科、；職稱：助理工程師；職務：風電運維高級工；研究方向：電力系統，風力發電。