電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定中風(fēng)電并網(wǎng)的影響研究

朱壯斌　史界銘

摘 要：隨著社會(huì)不斷發(fā)展，人們的生活生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成的破壞也越來越嚴(yán)重。所以在社會(huì)不斷發(fā)展的過程中人們加強(qiáng)了對(duì)清潔能源的開發(fā)和利用，以此來減少社會(huì)發(fā)展對(duì)環(huán)境造成的破壞，從而為人們的生存提供更好的條件，其中對(duì)風(fēng)能的大力開發(fā)就是加強(qiáng)清潔能源利用的有效措施。本文將根據(jù)風(fēng)力發(fā)電的實(shí)際情況，分析風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響，并針對(duì)這些影響研究改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；安全穩(wěn)定；風(fēng)電并網(wǎng)；影響

風(fēng)力發(fā)電近年來在我國取得了很大的發(fā)展，并且在一定程度上緩解了我國煤炭資源的開采壓力以及供電壓力。隨著人們生活水平的不斷提升，人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)越來越強(qiáng)。而通過對(duì)風(fēng)電的開發(fā)和利用，能夠有效減少火力發(fā)電廠的數(shù)量，從而減少對(duì)煤炭資源的消耗，促進(jìn)我國的可持續(xù)發(fā)展。而在進(jìn)行風(fēng)電并網(wǎng)的時(shí)候，往往會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)造成一些影響，導(dǎo)致電網(wǎng)不能正常運(yùn)行，所以加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響研究顯得尤為重要。

一、風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊

根據(jù)我國風(fēng)力發(fā)電的實(shí)際情況來看，其整體的規(guī)模和容量還比較小，異步電動(dòng)機(jī)是最常采用的發(fā)電裝置。而這種異步電動(dòng)機(jī)中沒有配備獨(dú)立的電磁裝置，所以只能在電網(wǎng)系統(tǒng)的幫助下完成對(duì)磁場(chǎng)的建立。在直接進(jìn)行風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的情況下，很可能會(huì)產(chǎn)生很大的電壓沖擊，從而形成沖擊電流。這種沖擊電流直接與電網(wǎng)系統(tǒng)電壓相關(guān)，在風(fēng)電場(chǎng)的容量和規(guī)模較小的時(shí)候，沖擊電流并不會(huì)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行造成影響。但在風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模和電廠容量不斷增加的情況下，并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流將會(huì)對(duì)電網(wǎng)的爭(zhēng)產(chǎn)運(yùn)行造成很大的影響，其中主要是會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓驟降，從而影響電網(wǎng)系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

在異步風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的過程中，其會(huì)通過對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)大量無功功率的吸收來建立需要的磁場(chǎng)。當(dāng)并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的沖擊電流達(dá)到一定值的時(shí)候，就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓驟降到某一個(gè)低水平，從而引起電網(wǎng)中其它設(shè)備的故障，甚至有可能導(dǎo)致并網(wǎng)失敗的情況，從而讓電網(wǎng)系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性受到嚴(yán)重破壞。所以在完成并網(wǎng)之后，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)無功補(bǔ)償設(shè)備的引進(jìn)和使用，從而保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

二、對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響

根據(jù)我國風(fēng)電并網(wǎng)的實(shí)際成果來看，風(fēng)電場(chǎng)在并網(wǎng)的過程中對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)影響最大的，就是電網(wǎng)系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性。對(duì)于電力系統(tǒng)而言，影響電網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素是無功功率。而在并網(wǎng)的過程中風(fēng)電場(chǎng)會(huì)通過吸收電網(wǎng)的無功功率來建立自身需要的磁場(chǎng)，實(shí)際處理的過程中可以將其當(dāng)做是一個(gè)無功負(fù)荷。在風(fēng)電機(jī)組的轉(zhuǎn)速很快的情況下，無功功率的吸收會(huì)逐漸增大。而在機(jī)組轉(zhuǎn)速不斷下降的時(shí)候，對(duì)無功功率的吸收將會(huì)不斷減小。而通過綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，出現(xiàn)這種情況的根本原因是受到風(fēng)力自身的特性影響，由于其波動(dòng)性很強(qiáng)，所以會(huì)對(duì)直接對(duì)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性造成影響。另外，在風(fēng)電機(jī)組的電壓不斷下降并且無功補(bǔ)償也不斷下降的情況下，風(fēng)電機(jī)組就需要從電網(wǎng)中吸收更多的無功功率，這樣就會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的持續(xù)性下降。

由于在進(jìn)行風(fēng)電并網(wǎng)的過程中會(huì)直接將風(fēng)電場(chǎng)接入到電網(wǎng)的末端，或是將風(fēng)電場(chǎng)直接接入到配電網(wǎng)中，而這樣就可能會(huì)讓配電網(wǎng)的電流流動(dòng)方向和規(guī)律被改變。在電網(wǎng)的電流逆向流動(dòng)的情況下，繼電保護(hù)裝置就很有可能會(huì)被啟動(dòng)，而加上電網(wǎng)注入的功率不斷增加，將可能讓電網(wǎng)的電壓超出安全運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)，而電壓在出現(xiàn)驟升或驟降的時(shí)候，就很容易導(dǎo)致整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)出現(xiàn)崩潰的現(xiàn)象。

三、影響電能質(zhì)量

對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)而言，其無功功率的輸出存在很大的波動(dòng)性，這樣就會(huì)直接對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性和電能質(zhì)量造成影響。根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況來看，在并網(wǎng)的時(shí)候主要會(huì)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量造成兩方面的影響。其中一個(gè)方面是在風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)瞬時(shí)沖擊降低的情況下，需要采取軟啟動(dòng)的方式，并加強(qiáng)對(duì)相關(guān)設(shè)備的管理，而在晶閘管出現(xiàn)故障的時(shí)候很可能會(huì)導(dǎo)致次諧波的產(chǎn)生。另一方面，在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)的瞬間，如果電流出現(xiàn)持續(xù)的變化，會(huì)導(dǎo)致?lián)Q流器的運(yùn)行負(fù)荷不斷增加，導(dǎo)致大量諧波的產(chǎn)生，這樣就會(huì)讓風(fēng)電場(chǎng)吸收的無功功率不斷增加，導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓不斷降低。下圖為電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)方案。

四、對(duì)繼電保護(hù)裝置的影響

電力分配系統(tǒng)是我國傳統(tǒng)電網(wǎng)采用的主要系統(tǒng)，這樣能夠讓產(chǎn)生的電能借助電力系統(tǒng)被傳輸?shù)礁鱾€(gè)負(fù)荷，從而保證電能的單向傳輸。但是在完成風(fēng)電并網(wǎng)之后，傳統(tǒng)的單向電能傳輸方式將被改變，取而代之的將是雙向傳輸。為了防止風(fēng)電機(jī)組在投入運(yùn)營后損壞自身的設(shè)備，對(duì)整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定和安全造成影響，要讓風(fēng)電機(jī)組的電動(dòng)機(jī)保持正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行減負(fù)處理。當(dāng)并入電網(wǎng)系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模較大的時(shí)候，就需要重新對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的短路電流的大小進(jìn)行評(píng)估，并且要對(duì)短路容量進(jìn)行檢測(cè)。這樣能夠保證斷路器在并網(wǎng)后仍然能夠承受短路容量，避免在出現(xiàn)短路電流的時(shí)候無從解決。

五、總結(jié)

隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度的快速提升，風(fēng)力發(fā)電逐漸受到我國的重視，并且對(duì)風(fēng)電的建設(shè)進(jìn)行了加強(qiáng)，在風(fēng)電開發(fā)和利用上取得了一定的成就。而在進(jìn)行風(fēng)電并網(wǎng)的時(shí)候，還存在一些較為常見的問題，對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行造成一定影響。所以在開展風(fēng)電并網(wǎng)工作的過程中，還需要對(duì)其進(jìn)行全面深入的研究，從而保證風(fēng)電的正常發(fā)展。

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