淺談風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響

賀志成

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大規(guī)模企業(yè)越來(lái)越多，對(duì)能源的需求也在不斷的增長(zhǎng)。但是由于企業(yè)的增加對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)采帶來(lái)了很大的壓力，礦產(chǎn)資源屬于不可再生資源，因此，大規(guī)模的開(kāi)采資源總有一天會(huì)被開(kāi)采殆盡。為此，必須不斷的加快新能源的開(kāi)發(fā)與利用，以替代自然資源，文章通過(guò)介紹風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響，更加清晰闡述了新能源的優(yōu)勢(shì)，表明了其在當(dāng)今社會(huì)中的重要性。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；發(fā)電機(jī)；電網(wǎng)；可持續(xù)發(fā)展

近年來(lái)，隨著我國(guó)對(duì)礦產(chǎn)資源的不斷開(kāi)發(fā)利用，出現(xiàn)了資源匱乏的危機(jī)。相信許多仁人志士也已經(jīng)意識(shí)到了這一點(diǎn)，尋找新能源，替代自然資源。已經(jīng)成為了當(dāng)代發(fā)展的目標(biāo)。既能不污染環(huán)境，又能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)代的主題。風(fēng)能完全符合這一主題，而且在我國(guó)風(fēng)能資源十分豐富，蘊(yùn)藏了巨大的能量。因此有效推動(dòng)風(fēng)力發(fā)電的進(jìn)一步利用和發(fā)展尤為重要。以下就風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響展開(kāi)闡述。

1 風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型

實(shí)現(xiàn)風(fēng)電并網(wǎng)的前提是首先考慮風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型，不同的類型發(fā)電機(jī)有不同的工作原理。因此其對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響也不盡相同。目前我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)有以下三種類型?，F(xiàn)分述如下：

1.1 異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)

異步發(fā)電機(jī)是目前國(guó)內(nèi)運(yùn)用最多的發(fā)電機(jī)，其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、價(jià)格實(shí)惠等優(yōu)勢(shì)。但是這種風(fēng)力發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力較新型的機(jī)組發(fā)電能力低。原因是其機(jī)組為定速恒頻機(jī)組，運(yùn)行轉(zhuǎn)速基本穩(wěn)定。不僅如此，在其運(yùn)行的過(guò)程中還得從電力系統(tǒng)中吸收無(wú)功功率，才能正常運(yùn)行。目前，為了滿足該種發(fā)電機(jī)的使用，多數(shù)情況下是在其機(jī)端并聯(lián)補(bǔ)償電容器，以滿足其工作的需求。

1.2 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)

此種發(fā)電機(jī)來(lái)自國(guó)外，價(jià)格昂貴。僅有少數(shù)在我國(guó)使用。但是該種發(fā)電機(jī)可在一定的范圍內(nèi)變速運(yùn)行。通過(guò)調(diào)節(jié)器功率因數(shù)，不用再額外的吸收無(wú)功功率。例如其功率因數(shù)可以從領(lǐng)先的0.95～滯后的0.95。

1.3 直驅(qū)式交流永磁同步發(fā)電機(jī)

目前，我國(guó)有許多的大型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，但是在實(shí)際的運(yùn)用中，有一個(gè)共性，就是齒輪箱容易出故障，因?yàn)榇藴p少了其自身的壽命。所以為了解決這一問(wèn)題，人們研究了無(wú)齒輪箱發(fā)電機(jī)。便是直驅(qū)式交流永磁同步發(fā)電機(jī)。

2 風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)方式

風(fēng)力發(fā)電機(jī)的并網(wǎng)方式，直接影響了風(fēng)力發(fā)電機(jī)是否能夠向電網(wǎng)輸送電網(wǎng)。在輸送電能的過(guò)程中發(fā)電機(jī)組是否受到了沖擊電流的影響。文章從以下三種方式介紹了風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)。

2.1 軟并網(wǎng)

軟并網(wǎng)是指發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸與電流網(wǎng)頻建立了軟連接。該種方式是我國(guó)當(dāng)前使用的主要方式。其工作原理是，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)，控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)速進(jìn)行不間斷地檢測(cè)。但是，在啟動(dòng)的時(shí)候其轉(zhuǎn)速特別小。而且可以發(fā)出相當(dāng)于發(fā)電機(jī)額定電流的4-7倍的沖擊電流。該功率既影響設(shè)備的使用壽命，還會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成不同程度的傷害。

當(dāng)前，為了解決在電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生沖擊電流的問(wèn)題，在發(fā)電機(jī)組中植入了可控硅。使風(fēng)電機(jī)組進(jìn)入了穩(wěn)定運(yùn)行的階段。

2.2 降壓運(yùn)行裝置

降壓運(yùn)行裝置在風(fēng)力發(fā)電過(guò)程中始終運(yùn)行。其控制方法較過(guò)去的十分復(fù)雜。而且還可以在風(fēng)速低于發(fā)電機(jī)啟動(dòng)風(fēng)速的狀態(tài)下啟動(dòng)。

2.3 整流逆變裝置

整流逆變裝置是將來(lái)應(yīng)用前景比較好的一種并網(wǎng)方式，它可以對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行智能化控制，實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。其特點(diǎn)是價(jià)格高。

3 我國(guó)風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響分析

實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電對(duì)我國(guó)的電網(wǎng)運(yùn)行具有重要的意義。一般在風(fēng)力資源豐富的地方。對(duì)風(fēng)力資源應(yīng)用的現(xiàn)象較為普遍。但是電網(wǎng)卻顯得很弱。文章將從以下幾方面來(lái)闡述我國(guó)風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響。

3.1 對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的影響

（1）改變電網(wǎng)潮流的分布。我國(guó)作為世界第三大具有廣闊土地資源的國(guó)家。其風(fēng)力資源分布不是很均勻。一般情況下，風(fēng)力豐富的地方，居住的人口較少。相應(yīng)的負(fù)荷率也較小。使得當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)十分薄弱。這就使得風(fēng)電功率的輸入必然要對(duì)電網(wǎng)的潮流分布加以改變，這對(duì)于電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的電壓無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生重要的影響。

（2）備用電源的增加和預(yù)留調(diào)峰容量。風(fēng)力具有很強(qiáng)的波動(dòng)性，人類對(duì)其絕對(duì)無(wú)法控制，正是由于風(fēng)力的這種不可控性，使得風(fēng)電機(jī)組發(fā)出來(lái)的電量波動(dòng)性也隨著風(fēng)力的波動(dòng)而波動(dòng)。而且在并網(wǎng)之后風(fēng)電場(chǎng)還會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成一定程度的干擾，使得電網(wǎng)需要對(duì)備用電源和調(diào)峰容量加以提前保留，這種特點(diǎn)也導(dǎo)致了風(fēng)力發(fā)電調(diào)度的難度。

由于風(fēng)力的不確定性，使得對(duì)備用電源和調(diào)峰容量的預(yù)留增加了困難。而且因?yàn)轱L(fēng)力的波動(dòng)，使得電力電量的平衡和電源的安排問(wèn)題凸顯了出來(lái)。在我國(guó)，對(duì)風(fēng)電預(yù)測(cè)有著很高的要求。假如風(fēng)電功率預(yù)測(cè)過(guò)高，便會(huì)導(dǎo)致全電網(wǎng)設(shè)備備用不足。假如預(yù)測(cè)過(guò)低，則容易導(dǎo)致其他常規(guī)風(fēng)電機(jī)組深度調(diào)峰容量的增加甚至導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組開(kāi)啟停調(diào)峰。從而導(dǎo)致了煤耗量的快速增加。

3.2 對(duì)于電能質(zhì)量的影響

（1）影響電能質(zhì)量及電壓波動(dòng)。風(fēng)能的不穩(wěn)定性及其容易影響到發(fā)電機(jī)組輸出功率的波動(dòng)。導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中可能會(huì)受到湍流效應(yīng)。從而對(duì)電網(wǎng)電壓造成一定的電壓偏差。甚至?xí)霈F(xiàn)電壓的周期脈動(dòng)等。

（2）電網(wǎng)電壓的降低。風(fēng)力發(fā)電機(jī)中異步電動(dòng)機(jī)并沒(méi)有獨(dú)立的勵(lì)磁裝置，并網(wǎng)本身沒(méi)有電壓，在并網(wǎng)的同時(shí)需要伴有一定的沖擊電流，這就極容易導(dǎo)致電壓的降低。這對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定是極為不利的。

（3）容易造成電壓波形的畸形。在變速風(fēng)電機(jī)組中，其運(yùn)行過(guò)程中需要使用大量的電力電子變頻設(shè)備，而這會(huì)極容易導(dǎo)致諧波和間諧波的產(chǎn)生，諧波和間諧波的出現(xiàn)，對(duì)于電壓的波形畸形有著極為重要的作用。而此種現(xiàn)象的出現(xiàn)是不容忽視的。

3.3 對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響

（1）降低電壓的穩(wěn)定。降低了電壓穩(wěn)定性的直接原因是電壓的無(wú)功率特性，導(dǎo)致無(wú)功負(fù)荷，由于這二者有著緊密的聯(lián)系，因此對(duì)于電壓的穩(wěn)定性造成了極大的影響。

（2）威脅電網(wǎng)安全。風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的一個(gè)重要威脅就是其容易產(chǎn)生短路電流，這一電流對(duì)于變電站的母線極易造成熔斷以及對(duì)變電站設(shè)備造成損壞。

總之，風(fēng)力發(fā)電作為一種新型的可再生資源，尤其是風(fēng)力發(fā)電更是一種清潔能源，對(duì)于其有效的利用，能夠減少人們生存環(huán)境的污染，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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