淺析風電場并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響

趙 躍

（中廣核蓋州風力發(fā)電有限公司，遼寧 蓋州 115200）

風能是風力發(fā)電的原動力，其本身具有的隨機性和間歇性使其與其他常規(guī)發(fā)電廠的原動力有著很大區(qū)別，風電機組擁有很多不同于傳統(tǒng)發(fā)電機組的特性，其并網(wǎng)后勢必會影響電網(wǎng)的正常運行。

1 對電網(wǎng)的沖擊

目前來看，在實際的風電場建設(shè)中采用最多的是異步發(fā)電機，異步發(fā)電機與同步發(fā)電機不同，它沒有獨立的勵磁裝置，因此要想建立磁場，就必須要從電網(wǎng)中吸取。有關(guān)人員如果將風電機并入電網(wǎng)，就會直接產(chǎn)生電流，這個電流就是一種沖擊電流，這種沖擊電流是會隨著風電場容量的變化而變化的，如果風電場容量過大的話，電流沖擊會直接影響到電網(wǎng)正常運轉(zhuǎn)，如果電場容量過小的話，則不會對電網(wǎng)的正常運轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。當然，異步發(fā)電機的沖擊電流與電網(wǎng)電壓、 滑差率以及暫態(tài)電抗等有著極大的關(guān)聯(lián)，如果風電場容量在電力系統(tǒng)中占據(jù)的比例過大的話，電網(wǎng)瞬間降壓，會直接影響到異步發(fā)電機機電網(wǎng)的順利開展。異步發(fā)電機啟動時，需要從電網(wǎng)中吸取大量的功率，吸取大量功率之后的并網(wǎng)，一般要產(chǎn)生比額定電流要高出近七倍的電流，這些高電流則會直接影響到電網(wǎng)其他設(shè)備的順利開展。如果嚴重的話，還會直接影響到電網(wǎng)的穩(wěn)定性。隨著無功補償設(shè)備的投入，電網(wǎng)會在一定程度上出現(xiàn)恢復，但是還會導致電機脫網(wǎng)，進而使得電網(wǎng)電壓出現(xiàn)上升趨勢。

2 對電壓穩(wěn)定性的影響

在實際的風電場運營過程中，并網(wǎng)風電場對于電力系統(tǒng)的直接影響不僅僅體現(xiàn)在對電網(wǎng)的沖擊，而且還體現(xiàn)在對電壓以及頻率穩(wěn)定性的影響。風電場如果規(guī)模較大的話，對電壓的穩(wěn)定性影響則較大，發(fā)電廠規(guī)模較小的話，則對電壓的穩(wěn)定性影響也較小。一般來講，大規(guī)模的發(fā)電廠對電壓的穩(wěn)定性影響不僅僅包括電壓閃變與電波畸形，而且還包括對電壓波動的影響。在實際的風電場運營過程中，無功功率是直接影響到電壓穩(wěn)定性的關(guān)鍵性因素。風電場通過吸收電網(wǎng)中的無功功率，形成具有一定損害性作用的無功負荷。但是風電場對于損害性作用的無功負荷的吸收是受到風電場中風能的作用和影響的，主要是由于風能具有一定的間歇性以及隨機性，正因為如此，導致風電場并網(wǎng)直接影響到電壓以及頻率的穩(wěn)定性。另外，無功補償設(shè)備運行效率與電壓是成正比的關(guān)系，如果電機組電壓下降，就會直接導致電機組無功補償量的降低，進而又導致電壓水平的進一步下降。反過來，如果電風機出現(xiàn)故障或者風速下降，則風電場的電壓就會出現(xiàn)上升趨勢。

3 對電壓穩(wěn)定性的影響

系統(tǒng)的有功功率與系統(tǒng)的頻率有著密切的聯(lián)系，從一定程度上來講，系統(tǒng)的有功功率決定系統(tǒng)的頻率。主要是因為風電場的原動力是風能，風能本身具有間歇性以及隨機性，正是因為這種間歇性以及隨機性，使得風電機組在電力方面會隨著時間的變化以及風力的大小變化而不斷地變化。正是由于這種風能的間歇性以及隨機性，使得風力具有不可控性，如果想要通過當下的技術(shù)對風力進行控制顯然是不可取的。風能力度不可操控，直接影響到系統(tǒng)的調(diào)頻能力以及風電場容量。風電場中的電力系統(tǒng)如果變化過大的話，不僅僅可影響到電能的質(zhì)量，甚至還可以直接造成電力系統(tǒng)的崩潰。因此，在實際的風電場管理過程中，有關(guān)部門以及有關(guān)人員需要設(shè)置一定的快速調(diào)頻機組，這樣可以保證風電場容量的調(diào)頻力度，從而做好電力系統(tǒng)功率的平衡。但是，需要注意的是，正是由于我國電力系統(tǒng)電源構(gòu)成的復雜性，使得快速調(diào)頻機組要么成本過高，要么機組匱乏，這些問題不僅需要資金還需要技術(shù)的支持。因此，如何降低風電場并網(wǎng)對電壓穩(wěn)定性的影響，是今后變電場研究的重要方向。

4 對電能質(zhì)量的影響

電能的質(zhì)量不僅僅包括波形質(zhì)量、頻率質(zhì)量而且還包括電壓質(zhì)量，風電場并網(wǎng)對于電能的質(zhì)量影響主要是來自于對于這三個電能相關(guān)因素的影響，下面我們就以波形質(zhì)量為例，分析一下風電場并網(wǎng)對于波形質(zhì)量的影響?？傮w來看，風電場并網(wǎng)對于波形質(zhì)量的影響主要體現(xiàn)在以下兩個方面：第一，實際的風電場運營過程中，風電場有關(guān)管理人員會采用軟啟動的方式，對風電場進行控制，其目的必然是為了進一步減少風電場對于電力系統(tǒng)的沖擊。但是，正是因為采用這種軟啟動的方式，加上軟啟動中包含著其他電力電子設(shè)備，使得風電場電力設(shè)備出現(xiàn)諧波，影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。第二，在實際的風電場并網(wǎng)運行過程中，有關(guān)人員對于風電場并網(wǎng)運行方式采用交流——直流——交流的方式轉(zhuǎn)化，在這種轉(zhuǎn)換過程中，換流器起著關(guān)鍵的作用，換流器在實際的運行過程中會產(chǎn)生大量的諧波，甚至還會在一定程度上吸取無功功率，進而直接影響到風電場的正常運轉(zhuǎn)。

5 對環(huán)境的影響

風電本身無疑具有良好的生態(tài)效益，屬于清潔能源，利于環(huán)保。然而，按照前文分析，由于風電的強制上網(wǎng)，必然會造成其他發(fā)電廠運行經(jīng)濟性的降低，其中火力發(fā)電廠首當其沖。除去頻繁啟停帶來的高額費用外，火電廠的耗油量、耗煤量都將相應(yīng)增加，且機組的壽命由于頻繁啟停而減少。因此，綜合看來，按照當前的技術(shù)水平，風電并網(wǎng)對環(huán)境的整體影響尚有待商榷。

6 總結(jié)

綜上所述，隨著風電場規(guī)模的不斷擴大，風力發(fā)電這種不穩(wěn)定的分散電源特性對電網(wǎng)的影響愈加顯著。可以通過采用有效措施來改善風電場運行性能，降低風電對電網(wǎng)的影響。深入研究風電場并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響，探討提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的策略，是今后有關(guān)部門在電力系統(tǒng)穩(wěn)定性研究方面的重要課題與目標。

[1]吳茜瓊.風電場并網(wǎng)運行對電力系統(tǒng)影響的仿真分析[J].南昌大學,2012(05).