大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因分析及對(duì)策

王永為

摘要文章主要分析了大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)的原因，說(shuō)明了風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)的內(nèi)在機(jī)理，并指出了風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行管理方面的要求，闡明了風(fēng)電機(jī)組在安全性能和技術(shù)指標(biāo)等方面的要求，最后指出了解決大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)問(wèn)題的有效對(duì)策。

關(guān)鍵詞風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)；原因；對(duì)策

中圖分類(lèi)號(hào)：TM715 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0120-01

風(fēng)電是一種重要的新型能源，具有清潔、環(huán)保、無(wú)污染的特點(diǎn)，具有很強(qiáng)的開(kāi)發(fā)利用價(jià)值。我國(guó)在發(fā)展風(fēng)力發(fā)電的過(guò)程中，曾經(jīng)遇到過(guò)大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)的問(wèn)題，例如京津唐電網(wǎng)在2011年2月以來(lái)的脫網(wǎng)問(wèn)題，使系統(tǒng)出現(xiàn)大量的有功功率缺額，影響了電網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性。針對(duì)機(jī)組脫網(wǎng)的問(wèn)題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)分析并總結(jié)原因，并采取有針對(duì)性的控制策略，切實(shí)有效地維護(hù)風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，促進(jìn)風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

1大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)的原因分析

大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)是由多種原因造成的，是很多問(wèn)題長(zhǎng)期積累的結(jié)果，這些問(wèn)題的集中爆發(fā)給電網(wǎng)系統(tǒng)造成了很大的危害。大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)的原因主要有以下幾個(gè)方面。

1）對(duì)于很多風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，如果處于并網(wǎng)的狀態(tài)下，風(fēng)電機(jī)組的低電壓穿越能力缺失，將可能造成機(jī)組大規(guī)模脫網(wǎng)的問(wèn)題，這也是2011年上半年風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)問(wèn)題出現(xiàn)的重要原因?，F(xiàn)階段，很多風(fēng)電機(jī)組都缺乏低壓穿越能力，如果系統(tǒng)電壓在額定電壓的70%左右，就會(huì)出現(xiàn)機(jī)組脫網(wǎng)的問(wèn)題。也有一些風(fēng)電場(chǎng)承諾具備低壓穿越能力，但沒(méi)有經(jīng)過(guò)調(diào)試開(kāi)放，同時(shí)也缺乏權(quán)威部門(mén)的檢測(cè)，低壓穿越能力的認(rèn)證更是無(wú)從談起。因此，一旦遇到風(fēng)電機(jī)組故障，依然會(huì)發(fā)生機(jī)組脫網(wǎng)的問(wèn)題。

2）對(duì)于很多風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，都不具備足夠的無(wú)功調(diào)節(jié)能力，尤其是動(dòng)態(tài)無(wú)功調(diào)節(jié)，無(wú)功補(bǔ)償裝置的響應(yīng)過(guò)慢，通常需要幾分鐘，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足電網(wǎng)運(yùn)行的需求。在此情況下，如果風(fēng)電機(jī)組發(fā)生了低電壓穿越失敗的問(wèn)題，就會(huì)造成機(jī)組脫網(wǎng)的問(wèn)題。此時(shí)，系統(tǒng)電壓會(huì)急劇上升，由于風(fēng)電機(jī)組具有過(guò)電壓保護(hù)的動(dòng)作，也會(huì)隨之而脫網(wǎng)，故障的范圍就進(jìn)一步擴(kuò)大，造成大規(guī)模機(jī)組脫網(wǎng)問(wèn)題的出現(xiàn)。根據(jù)目前的情況來(lái)說(shuō)，很多風(fēng)電機(jī)組都沒(méi)有動(dòng)態(tài)無(wú)功調(diào)節(jié)的能力，都處于定功率因數(shù)的運(yùn)行狀態(tài)下。如果需要調(diào)整系統(tǒng)中的無(wú)功電壓，就需要利用無(wú)功補(bǔ)償裝置。但是，絕大部分的無(wú)功補(bǔ)償裝置的容量方面達(dá)不到要求，在調(diào)節(jié)的速率方面也有待提高，無(wú)法滿足電網(wǎng)維持正常運(yùn)行的要求。在快速調(diào)壓方面，很多風(fēng)電場(chǎng)中應(yīng)用的是MCR型的無(wú)功補(bǔ)償裝置，這種裝置也就是人們通常所說(shuō)的磁抗電抗器，它的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)速率可以達(dá)到100 ms以上，但是對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)的快速調(diào)壓來(lái)說(shuō)，這種速率也不能滿足需要。此外，很多無(wú)功補(bǔ)償裝置在容量配置方面也不能達(dá)到要求，在無(wú)功調(diào)節(jié)方面缺乏連續(xù)性，調(diào)節(jié)的速度也較慢，不能滿足風(fēng)電機(jī)組無(wú)功調(diào)節(jié)的需要。

3）現(xiàn)階段很多風(fēng)電機(jī)組不能很好地適應(yīng)電網(wǎng)的需求，缺乏電網(wǎng)適應(yīng)性，這也可能導(dǎo)致機(jī)組脫網(wǎng)的問(wèn)題出現(xiàn)。這主要表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一是機(jī)組配置不能滿足電網(wǎng)需要，在保護(hù)配置和定值整定方面不能滿足電網(wǎng)運(yùn)行需要。此外，很多機(jī)組本身就存在著質(zhì)量問(wèn)題，設(shè)備的性能和質(zhì)量有待提高，在異常保護(hù)定值的設(shè)定方面也不夠規(guī)范，過(guò)于重視機(jī)組本身的保護(hù)，而對(duì)系統(tǒng)的安全問(wèn)題缺乏考慮，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組的涉網(wǎng)保護(hù)與電網(wǎng)保護(hù)相互沖突，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組不能低于擾動(dòng)，這種原因也容易造成風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)的問(wèn)題。二是在變壓器的安裝上，風(fēng)電場(chǎng)的升壓變壓器的接頭位置不合理，不能與箱式變壓器的接頭位置相匹配。

4）不能及時(shí)地對(duì)單項(xiàng)故障進(jìn)行排除，這也會(huì)導(dǎo)致故障的擴(kuò)大化，使脫網(wǎng)容量得到快速增加，影響著風(fēng)電機(jī)組的正常運(yùn)行。

5）在風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)方面存在問(wèn)題，也不能科學(xué)地對(duì)風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)行管理。在很多風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)的各環(huán)節(jié)中，都存在著這樣那樣的問(wèn)題，在建設(shè)與管理上不能達(dá)到常規(guī)電源的水平。例如，如果風(fēng)電場(chǎng)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，在設(shè)計(jì)的要求以及標(biāo)準(zhǔn)上不夠統(tǒng)一，就容易導(dǎo)致機(jī)組脫網(wǎng)的故障。近年來(lái)，很多的機(jī)組脫網(wǎng)問(wèn)題都源于設(shè)備問(wèn)題。此外，很多工作人員的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和技術(shù)能力還有待提高，沒(méi)有充分了解風(fēng)電場(chǎng)設(shè)備的維護(hù)要求，也不了解相關(guān)的保護(hù)配置，這也增加了機(jī)組脫網(wǎng)問(wèn)題出現(xiàn)的頻率。

2解決風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)的有效對(duì)策

1）應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的低壓穿越能力。對(duì)于風(fēng)電機(jī)組在低壓穿越方面的能力，我國(guó)政府相關(guān)部門(mén)已經(jīng)作出了明確的要求，風(fēng)電場(chǎng)應(yīng)當(dāng)在國(guó)家相關(guān)規(guī)章制度的指引下，及時(shí)完成低壓穿越能力的調(diào)試與開(kāi)發(fā)工作，并且要對(duì)低壓穿越能力進(jìn)行準(zhǔn)確的檢測(cè)。要確保檢測(cè)機(jī)構(gòu)具有專(zhuān)業(yè)的資質(zhì)，并要讓檢測(cè)機(jī)構(gòu)作出檢測(cè)合格報(bào)告，并將報(bào)告提交給調(diào)度部門(mén)。

2）應(yīng)當(dāng)提高無(wú)功補(bǔ)償裝置的性能，設(shè)施合理的容量配置，并確保它的響應(yīng)速率能夠滿足電網(wǎng)的需要。為此，要對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的性能和狀態(tài)進(jìn)行準(zhǔn)確地檢測(cè)，如果不能滿足需要就必須進(jìn)行整改。對(duì)于無(wú)功補(bǔ)償裝置利用中的具體指標(biāo)，如最大容性和感性無(wú)功容量等，要通過(guò)專(zhuān)題分析的形式確定，并遵循平衡的原則，合理地進(jìn)行分層與分區(qū)，分門(mén)別類(lèi)地對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行確定。

3）應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的適應(yīng)性，使其能夠與電網(wǎng)相互適應(yīng)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，避免出現(xiàn)主控定值和變流器定值與低壓穿越功能相互沖突的問(wèn)題，并使各種電壓保護(hù)欲頻率保護(hù)都能夠與電網(wǎng)相協(xié)調(diào)，使風(fēng)電機(jī)組更好地適應(yīng)電網(wǎng)的要求。

4）應(yīng)當(dāng)在風(fēng)電機(jī)組中應(yīng)用自動(dòng)電壓控制設(shè)備，通過(guò)建立電壓控制系統(tǒng)避免電壓不穩(wěn)的問(wèn)題出現(xiàn)，有效避免機(jī)組脫網(wǎng)。

5）應(yīng)當(dāng)積極研究與開(kāi)發(fā)風(fēng)電場(chǎng)匯集系統(tǒng)，并加強(qiáng)小電流接地系統(tǒng)的研究，及時(shí)地對(duì)現(xiàn)有的風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行改造與完善，通過(guò)風(fēng)電場(chǎng)匯集系統(tǒng)和小電流接地系統(tǒng)的應(yīng)用，可以有效控制故障，防止出現(xiàn)大規(guī)模的風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)。

6）應(yīng)當(dāng)制定出詳細(xì)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與準(zhǔn)入制度，并加強(qiáng)對(duì)技術(shù)人員的管理，并定期組織教育和培訓(xùn)活動(dòng)，使每一位技術(shù)人員都能夠明確工作的要求和相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，更好地做好風(fēng)電機(jī)組的日常管理與維護(hù)。

3結(jié)束語(yǔ)

為了解決能源與資源短缺的問(wèn)題，進(jìn)一步發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)，我國(guó)必須提高自身的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)，有效地利用風(fēng)能資源，促進(jìn)風(fēng)電事業(yè)的發(fā)展。要準(zhǔn)確分析機(jī)組脫網(wǎng)問(wèn)題出現(xiàn)的原因，找出有針對(duì)性的解決對(duì)策，并加強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)的安全管理，確保風(fēng)電機(jī)組的安全運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]何世恩，董新洲.大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因分析及對(duì)策[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2012（01）.

[2]李丹，賈琳，許曉非.風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)原因及對(duì)策分析[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化，2011（11）.

endprint