風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)后的影響研究

摘 要：隨著我國(guó)電網(wǎng)管理標(biāo)準(zhǔn)化，充分利用風(fēng)能這個(gè)可再生能源發(fā)電，重點(diǎn)解決風(fēng)電接入問題是我國(guó)電力管理的重要課題。如何降低電網(wǎng)常規(guī)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中將風(fēng)力發(fā)電造成的多種負(fù)面影響，有效地對(duì)電網(wǎng)的運(yùn)行進(jìn)行控制，改善風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的影響，全面穩(wěn)步地實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電進(jìn)入電網(wǎng)，推動(dòng)我國(guó)電網(wǎng)向更廣闊的方向發(fā)展，是現(xiàn)行電力管理的重要內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；電網(wǎng)；電力系統(tǒng)；影響

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)能源供應(yīng)已對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求出現(xiàn)了短缺，同時(shí)，給社會(huì)資源、生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了一定的影響。所以，節(jié)能減排，保護(hù)環(huán)境，促使新型的風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。風(fēng)力發(fā)電以其自然資源豐富、成本低和清潔環(huán)保的優(yōu)勢(shì)，挺進(jìn)了電力網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為智能電網(wǎng)的發(fā)展帶來(lái)了生機(jī)。

1 風(fēng)力發(fā)電的類型及特點(diǎn)

自20世紀(jì)70年代，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展已達(dá)到了如火如荼的地步。它通過風(fēng)力機(jī)和發(fā)動(dòng)力對(duì)風(fēng)能和機(jī)械能進(jìn)行有效地轉(zhuǎn)化，從而達(dá)到能源的供給。從機(jī)械能的角度來(lái)劃分，可分為水平軸分機(jī)和垂直軸分機(jī)；從電氣角度來(lái)劃分，可分為雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)型風(fēng)機(jī)、直驅(qū)感應(yīng)發(fā)電機(jī)型風(fēng)機(jī)、直驅(qū)永磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)型風(fēng)機(jī)和超導(dǎo)無(wú)刷直流發(fā)電機(jī)風(fēng)機(jī)等；但由于風(fēng)能變化頻繁，隨機(jī)性和風(fēng)力設(shè)備的匹配性存在一定的影響，因此，分布式發(fā)電和分布式儲(chǔ)備設(shè)備成為并入電網(wǎng)運(yùn)行的重要因素。傳統(tǒng)老式的分布式發(fā)電是以局部單風(fēng)電場(chǎng)并入電網(wǎng)系統(tǒng)，容量小，受用面積有限；而新型的風(fēng)電場(chǎng)是以風(fēng)能資源豐富地域進(jìn)行集中采集，建造風(fēng)電基地，將存儲(chǔ)量豐富的風(fēng)能通過各種通電設(shè)備向外大量輸送，以此滿足五湖四海用戶的能量需求。

2 風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)后的影響分析

風(fēng)力發(fā)電并入電網(wǎng)后，會(huì)帶來(lái)因區(qū)域環(huán)境、氣候等因素造成的不穩(wěn)定現(xiàn)象，同時(shí)電機(jī)的非線性特性，使它在電網(wǎng)中吸收無(wú)功功率，對(duì)電網(wǎng)的影響日益增大。其主要影響因素體現(xiàn)在以下方面：

2.1 風(fēng)力發(fā)電影響電網(wǎng)頻率的強(qiáng)弱

在我國(guó)風(fēng)力發(fā)電開發(fā)項(xiàng)目的研發(fā)過程中，設(shè)計(jì)人員在考慮頻率影響的因素，改進(jìn)措施中實(shí)施了風(fēng)電穿透功率極限，其核心癥結(jié)就是風(fēng)電接入電網(wǎng)系統(tǒng)后電網(wǎng)頻率強(qiáng)弱保持穩(wěn)定，并在一定規(guī)模的電網(wǎng)系統(tǒng)中風(fēng)電容量的囊括力。從而解決風(fēng)電場(chǎng)容量確定的比值范圍內(nèi)，電力系統(tǒng)中的電力頻率敏感性和穩(wěn)定性就能得到保證，風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)頻率強(qiáng)弱的影響力就會(huì)協(xié)調(diào)。

2.2 風(fēng)力發(fā)電影響電網(wǎng)電壓的高低及系統(tǒng)繼電保護(hù)裝置

電壓穩(wěn)定和繼電保護(hù)裝置完備是保證電網(wǎng)系統(tǒng)順暢的重要因素，風(fēng)力發(fā)電組的能量密度有限，地處距離及環(huán)境偏遠(yuǎn)等原因，使風(fēng)力機(jī)組的功率供應(yīng)補(bǔ)償會(huì)出現(xiàn)電壓波動(dòng)、閃變和諧波污染等問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)中的電壓瞬間下降，發(fā)電機(jī)連接中斷，因此，加強(qiáng)電網(wǎng)系統(tǒng)的承受能力，保證更大范圍和更大強(qiáng)度的電壓平衡和電源可控性，在風(fēng)力發(fā)電機(jī)組中設(shè)置快速保護(hù)裝置，調(diào)峰、調(diào)頻及備用等要素，是保證全額接受風(fēng)電、電網(wǎng)安全工作的重中之重。

3 如何改善風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)后的影響措施

回顧我國(guó)風(fēng)力發(fā)電史，可以看出我國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)容量不斷增大，2008年底的裝機(jī)容量累計(jì)達(dá)到13242kW的成績(jī)，位居世界第四，累計(jì)風(fēng)電機(jī)容量主要分布在內(nèi)蒙古、遼寧、河北、吉林和黑龍江，在我國(guó)“十一五”規(guī)劃設(shè)計(jì)中，布置風(fēng)電裝機(jī)量的擴(kuò)大，積極支持政策性風(fēng)電開發(fā)，是深受矚目的課題。

3.1 雙饋式異步發(fā)電機(jī)

為了使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組處于穩(wěn)定的發(fā)電狀態(tài)，同步和超前同步的范圍內(nèi)進(jìn)行電流頻率的可控性，在雙饋式異步發(fā)電機(jī)組的轉(zhuǎn)子回路中設(shè)置了變頻器，這樣可以隨著風(fēng)速的增減最大限度地跟蹤和輸出能量，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子交流勵(lì)磁電流的升降值和相位，改善系統(tǒng)的限流功率，加強(qiáng)系統(tǒng)對(duì)有功和無(wú)功的控制力度。

3.2 無(wú)功控制技術(shù)

在我國(guó)，早期的風(fēng)電場(chǎng)一般都是采用固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組，存在著電力吸收系統(tǒng)無(wú)功且無(wú)功不可控的弊端，結(jié)果使得電網(wǎng)的電壓波動(dòng)較大，依靠無(wú)功補(bǔ)償裝置來(lái)調(diào)節(jié)工程越來(lái)越大。引起并網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)與常規(guī)電力系統(tǒng)的電壓失衡的機(jī)理是一致的，加上大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)，風(fēng)電場(chǎng)送出的線路遠(yuǎn)近不同的影響，使輸送的風(fēng)電功率不定，電力系統(tǒng)穩(wěn)定性能差。因此，改進(jìn)風(fēng)電機(jī)組結(jié)構(gòu)，應(yīng)用無(wú)功新技術(shù)勢(shì)在必行。目前普遍運(yùn)用控壓手段就是安裝SVC等動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置、輸電通道動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)風(fēng)電功率預(yù)測(cè)和電壓控制，有效預(yù)防電網(wǎng)潮流引發(fā)的風(fēng)機(jī)脫網(wǎng)和故障電壓引起的大規(guī)模轉(zhuǎn)移。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)電力系統(tǒng)改革的步伐日益加快，政府部門的高度關(guān)注，先后出臺(tái)了各項(xiàng)政策和規(guī)定，使我國(guó)的電力發(fā)展蓬勃向上。從外因角度看，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，加強(qiáng)我國(guó)智能電網(wǎng)建設(shè)，是激發(fā)電力部門改變制約風(fēng)電接入電網(wǎng)瓶頸的動(dòng)力，清除風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)帶來(lái)的負(fù)載影響；從內(nèi)因角度看，利用豐富的風(fēng)能電力能源，低成本高效益，切實(shí)解決可再生能源發(fā)電的接入問題，是電力系統(tǒng)工作必須面對(duì)的難題。因此，有效地調(diào)整現(xiàn)行的管理手段，創(chuàng)設(shè)技術(shù)成熟、成本優(yōu)勢(shì)的規(guī)模化商業(yè)前景的新能源投運(yùn)，真正實(shí)現(xiàn)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電的出力量，確保電網(wǎng)穩(wěn)步快速地向前發(fā)展是不容忽視的。

參考文獻(xiàn)

[1]李春香.風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)行危險(xiǎn)辨識(shí)及安全評(píng)價(jià)[D].哈爾濱理工大學(xué)，2011.

[2]馮紹興.光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的影響分析[D].鄭州大學(xué)，2014.

（作者單位：中廣核風(fēng)電有限公司內(nèi)蒙古分公司）