风电并网对电网的影响及风电利用的优化

风电并网对电网的影响及风电利用的优化

姚吉祥

大唐（通辽）霍林河新能源有限公司 内蒙古通辽市 028000

摘要：整个世界的经济正处于持续发展的状态中，其能源的需求量也在持续的增大，可是化石类能源越来越稀少，因此可再生类的能源成为了发展的主流。风电并网后，电网的各个节点电压都会受到影响，从而间接影响整个电力系统网络的正常运转，同时对电能质量也产生了影响。基于此，本文对风电并网对电网的影响因素以及改善风电并网影响的措施进行了分析。

关键词：风电并网；电压；影响

1 风电并网对电网的影响因素

1.1 对电网频率的影响

风速是一项不可控的因素，而风速的不稳定性也决定了风力的随机性。风电并网后可能会出现电源稳定性差的问题，并网后可能出现的问题也是难以预测的，需要提前对相关问题做好防范。系统中的风电容量处于较大比重时，如果出现了功率的随机性波动，将会对系统电量和功率的稳定性产生影响，不利于电力资源的质量控制，甚至导致敏感符合单元的非正常运转。因此，风电并网后，电网的其他常规机组必须保持较高的响应能力，及时进行跟进调节，防止出现频率和电量的较大波动。风电并网具备很大的不稳定性，一旦出现了停风或风速过大等突发情况，将会导致电网的频率不稳定，尤其是电网中的风电比重较高时，会威胁系统的输出稳定性。电力系统运作要保持频率稳定性，基本原则为失去了风电后，电网频率要保持高于最低频率允许值状态。为消除风力发电不稳定性导致的系统电力频率不稳，可以采用优化调度运行和提高系统备用电容量的方式加以解决。如果电力系统之间的联系紧密，频率问题基本上不会导致显著影响。

1.2 对电网电压的影响

风速大小会对风力发电的状况产生显著影响，此外，风力资源的分布也存在很大的差异性，风电场大多建立在山区或者相对偏僻的地区，网络结构薄弱，风电场的运行势必会对正常系统的功能尤其是电压稳定性产生影响。此外，风力发电机采用的是感应发电，风电并网对于电网而言也是无功负荷的状态。为了防止出现极端情况导致风力发电输出丧失，每台风力发电机都要配备无功补偿装置。现阶段，最常见的无功补偿设备为分组投切电容器，根据异步发电机在额定功率下的因数进行设计。风电并网后，风力发电对电网电压的影响可以分为波形畸变、快电压波形和电压不平衡等。

2 改善风电并网影响的措施

2.1 利用静止无功补偿器和超导储能装置改善系统稳定性

静止无功补偿器可以快速平滑地调节无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能。将静止无功补偿器安装在风电场的出口，根据风电场接入点的电压偏差量来控制静止无功补偿器补偿的无功功率，能够稳定风电场节点电压，降低风电功率波动对电网电压的影响。

具有有功和无功功率综合调节能力的超导储能装置，代表了柔性交流输电系统的新技术方向，将超导储能装置用于风力发电可实现对电压和频率的同时控制。超导储能装置能灵活地调节有功和无功功率，为系统提供功率补偿，跟踪电气量的波动。在风电场出口安装超导储能装置可充分利用其综合调节能力，降低风电场输出功率的波动，稳定风电场电压。超导储能装置是一种有源的补偿装置，与静止无功补偿器相比，其无功功率补偿量对接入点电压的依赖程度小，在低电压时补偿效果更好。

2.2 提高暂态电压稳定性的措施

提高风电并网暂态电压稳定性，需要合理选择风力发电机组，与提高静态电压稳定性的方式相同，都是选择双馈式异步发电机，能够有效提高系统的暂态电压稳定性；要限制接入风电场的容量，将较大的容量风电场接在不同的节点中，不能只接入在一个节点。这样做的目的是为了当其中某一个节点发生故障后能够降低相互之间的影响，以增加系统的暂态电压稳定性；对风电机组进行有效的控制，控制的重点是恒速恒频异步发电机组的桨距角，控制桨距角能够有效降低机械的输入功率，当电压出现故障进行修复的过程中，能够有效避免机组功率不平衡导致的电压失衡。而变速风电机组不仅能够对桨距角进行很好的控制，还能有效控制变流器侧，从而起到控制风电并网引起的暂态电压不稳定的问题，让系统的电压更加稳定了；无功补偿也同样需要重点加强，当电网发生故障后，风电场对无功的需求会急剧上升，从而造成电压下降，因此需要采取无功补偿措施，安装SVC、STATCOM无功补偿装备，保证系统运行的稳定性。

2.3 对风电的利用进行优化

在这十几年中，风电所存在的规模在我国持续的增加扩大，在一路的发展过程中也碰到了难题，即是风电并网难的问题，这个问题的出现对于我国风电容量的扩大影响极大，严重限制了其今后的发展。在我国对于风电的使用上，其核心的内容就是要将风电并网进行优化，并提出其优化的措施，这就涉及了很多的知识，如利用智能电网进行强联网从而降低风电给予电网所造成的压力，为了将风电存在的不稳定的现象进行弥补采用了储能的技术，为了电网可靠运行以及电能有效性提高，采用了风功率的预测技术。

国家颁布了风电非并网的理论来让对风电的使用更加的丰富并有效的将风电并网所要承受的压力减小了，这都是基于风电原来所具有的特点和我国所具有的风能分布以及工业上的经济分布的特点进行的。

在我国对于风电非并网的应用方面来说，造成我国的风力发电机组的创新以及研究的能力不够，缺乏核心的先进技术的原因主要是我国兴起风电这一行业的时间相对于国外来说很晚，不仅人才匮乏，相关的基础知识和经验也同样的缺乏。然而在风力分布上面，电力的结构上面我国和西方国家是完全不同的，因此在风电的发展道路上面不能够完全的参照西方先进国家的经验。这就更需要创新，在这样的时代中，我们应该将思想的宽度加大，突破原有的思维定式，将风电的发展理论根据我国的国情进行一定程度的创新，符合我国的风电发展，将我国的风电技术的利用进行优化，让其变得更加的丰富化，并且将风电消纳的范围进行扩大。

2.4 选择合适的风电场接入位置

最优潮流法：首先，确定目标函数，并使用最优潮流进行计算，要求约束条件满足风电场的渗透率指标，然后对各个接入点对应的目标函数值进行比对，实现风电场接入位置最佳的效果。

灵敏度分析法：电网系统的电压稳定性与节点敏感性有密切关联。电压稳定与风电场接入点之间的关系密切，接入位置可以根据无功变化的灵敏性进行调整，通过系统电压支撑点和薄弱点来反应。

电压与网损综合分析法：固定指标的基础上，采用原对偶内点法达到风电场接入位置最佳的效果，将线路损耗减小和电压改善水平作为量化评定指标。

连续潮流计算法：通过最薄弱母线反应系统电压的稳定性状态，借助连续潮流计算法对可量化的电压稳态性指标进行分析，从而获得接入点的最佳位置。

3 结束语

简而言之，风力发电作为一种新能源，在我国的发展起步相对较早，并且在新能源发电中占有较大的比例，对于提高环境质量和优化能源结构起到重大的作用。然而，随着风力发电的规模不断扩大，其对电网电能质量和稳定运行的影响也在加强。本文在阐述我国风电发展的基础上，简述了风力发电对电网电能质量和电网稳定性的影响，对具体的解决措施进行了总结，旨在为相关领域的专业人员提供参考。

参考文献：

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