風電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)調(diào)度運行的影響分析

康小亮

摘要：隨著傳統(tǒng)能源的枯竭殆盡，我國電力事業(yè)也受到極大的影響，面對的當前新能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)調(diào)度運行工作也發(fā)生很大變化。文章主要對風電并網(wǎng)下電力系統(tǒng)調(diào)度問題進行分析，并探討相應的解決對策。

關(guān)鍵詞：風電并網(wǎng);風力發(fā)電;電力系統(tǒng);調(diào)度運行

引言

風力發(fā)電是最天然的方式，它不會破壞自然環(huán)境，而且是可持續(xù)能源，取之無禁，用之不竭，是最先進的技術(shù)之一，受到各地電力企業(yè)的喜愛。同時，隨著技術(shù)的逐漸提高，有些問題也隨之暴露出來，因為風是自然產(chǎn)物，所以有許多不確定因素，比如風速、風力等，這些不確定因素極大地影響了風電并網(wǎng)之后的系統(tǒng)運行，主要是影響了發(fā)電系統(tǒng)的頻率、以及電壓的穩(wěn)定，這對于我國發(fā)電行業(yè)的發(fā)展，有著不可忽視的影響，因此，我們必須對此進行研究，從根本上去解決此問題。

1我國新能源風力發(fā)電研究現(xiàn)狀

面對嚴峻的資源緊縮條件，嚴重的環(huán)境污染和生態(tài)系統(tǒng)破壞，我們必須樹立生態(tài)文明觀，尊重自然，保護自然，走可持續(xù)發(fā)展道路。在快速發(fā)展的背景下，可再生能源面臨一系列限制行業(yè)快速發(fā)展的問題，因此，有必要對可再生能源發(fā)展的戰(zhàn)略意義充分了解以便于解決問題。為此，中國發(fā)布了《可再生能源法》，其中體現(xiàn)出了我國對新能源研究發(fā)展的規(guī)劃，預示著新能源會成為我國能源發(fā)展中的重要組成部分，自2006年起，歷經(jīng)了十余年的研究發(fā)展，我國風力發(fā)電水平越來越高，我國也逐漸成為了可再生能源大國。目前我國風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度迅猛，無論是風力發(fā)電的增長率還是總裝機量都在不斷發(fā)展我國對于風力發(fā)電所需要的一般零件都能夠?qū)崿F(xiàn)"自給自足"，但是勵磁系統(tǒng)和一些對在技術(shù)方面要求比較高的元件仍舊需要從國外進口才能得到要求，因此我國還需要在這方面繼續(xù)發(fā)展，才能夠進一步提升風力發(fā)電能力。

2風電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)調(diào)度運行的影響

2.1電壓問題

風電并網(wǎng)之后，從運行情況分析，我們可以看到電力系統(tǒng)出現(xiàn)了或大或小的不穩(wěn)定現(xiàn)象。我國相關(guān)部門專門出臺了一系列文件，明文規(guī)定了風力發(fā)電機以及發(fā)電網(wǎng)之間的一些參數(shù)及運行條例，同時，對風力發(fā)電機組并網(wǎng)之后，在操作過程中出現(xiàn)的一些情況做了硬性規(guī)定。第一，在風力發(fā)電機組運行的時候，如果系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定甚至出現(xiàn)震蕩，相關(guān)人員需要第一時間報告給上級部門，絕對禁止在電壓不穩(wěn)定的時候，自己擅自做主，采取措施。第二，在第一條硬性要求的基礎(chǔ)上，我國出臺的文件還規(guī)定了并網(wǎng)之后的電力偏差系數(shù)不得超過±10%，在此基礎(chǔ)上，電力系統(tǒng)可以正常運行工作，但是，一旦系統(tǒng)偏差超過±15%，就不應該繼續(xù)運行，否則會對系統(tǒng)造成巨大傷害，帶來經(jīng)濟財產(chǎn)損失。

2.2功率可控性問題

從實際的工程運行的角度進行相應分析，以實現(xiàn)基礎(chǔ)的功率可控性內(nèi)容為基礎(chǔ)，促進整個合理性的相關(guān)功率內(nèi)容的有效實施：第一，頻率變動;第二，由于整個處理的過程中相應的功率變化使得整個可控性的問題得到相應的解決。另外，由于風速的波動，風力渦輪機的有效輸出會隨時間變化。通常，發(fā)電機使用其額定動能提供其額定功率的時間段以慣性時間常數(shù)為特征來表示。 如果慣性時間常數(shù)越小，則其旋轉(zhuǎn)動能也會越小，從而故障期間系統(tǒng)頻率變化則會越快。

2.3諧波影響

風力發(fā)電并網(wǎng)過程中會產(chǎn)生一系列諧波，而對電網(wǎng)整體運行狀態(tài)產(chǎn)生影響，可以通過兩種主要方法對其進行分析。首先是逆變器形成的諧波。其次，并網(wǎng)后后運行期間也可能會產(chǎn)生諧波。諧波進入電網(wǎng)會造成污染，直接影響整個結(jié)構(gòu)的電能質(zhì)量。同時，軟并網(wǎng)技術(shù)也常用于風電并網(wǎng)，并且在整個并網(wǎng)過程中會產(chǎn)生沖擊大電流。如果切出風速低于外界風速，則風機將超出額定處理條件，同樣也會對整個電網(wǎng)電能質(zhì)量產(chǎn)生影響。

3風電并網(wǎng)電力調(diào)度運行的提升策略

3.1遵循能源發(fā)展原則

風力發(fā)電技術(shù)需要遵循新能源發(fā)展原則，首先，需要遵循安全發(fā)展原則，風力發(fā)電既要能夠滿足電力系統(tǒng)安全負荷要求，同時也要和各類電力能源相互調(diào)劑，從而確保電力能源傳輸?shù)姆€(wěn)定性、安全性;其次，需要遵循經(jīng)濟性發(fā)展原則，以新能源發(fā)電總量為指導內(nèi)容，結(jié)合風力發(fā)電的技術(shù)特征，實現(xiàn)風力發(fā)電的技術(shù)、投入、收益均衡協(xié)調(diào)。一方面，要實現(xiàn)風力發(fā)電和常規(guī)電力發(fā)電的相互協(xié)調(diào);另一方面，需要協(xié)調(diào)風力發(fā)電工程建設和電網(wǎng)建設之間的關(guān)系，從而讓電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力得到保證;最后，要遵循有序發(fā)展原則，實現(xiàn)陸地、海上風力發(fā)電的協(xié)同發(fā)展，從而完成我國風力發(fā)電建設目標。

3.2平抑功率波動

電網(wǎng)穩(wěn)定性差和風電系統(tǒng)電能質(zhì)量低的根本原因在于輸出波動和控制難度。通過有效引入ESS并提供控制策略，當風電連接到電網(wǎng)時，可以減小隨機變化的風速對風電輸出的影響，從而減小風電輸出的波動。近年來，人們對利用ESS抑制風電波動進行了更多的研究，并從這些效應中產(chǎn)生了許多有價值的信息。研究方面可分為單機應用和風電場應用。從獨立的角度來看，相關(guān)研究提出在DFIG（Doubly Fed Induction Generator，雙饋異步風力發(fā)電機）母線上并聯(lián)超級電容器，用于通過相關(guān)控制策略減弱風力發(fā)電機的功率波動。相關(guān)文獻不僅驗證了它，而且研究了儲能容量，指出儲能和波動的有效改善主要取決于風機的輸出。對于風電場中的單個單元，由于諸如尾流效應的許多因素，難以及時準確地預測輸出，并且在實際情況下難以實現(xiàn)。相關(guān)文獻提出通過模糊控制和在飛輪儲能裝置的并聯(lián)母線上使用永磁風力同步單元來抑制風力渦輪機的功率輸出波動。這在相關(guān)文獻中，已進行了大量的理論分析，并驗證了控制策略的實用性。

3.3并網(wǎng)諧波控制

想要降低風電并網(wǎng)對電網(wǎng)運行狀態(tài)的影響，需要選擇合適有效的方法來進行電能質(zhì)量控制，比較成熟的方法如抑制諧波。可向系統(tǒng)增設靜止無功補償設備，利用其所具有的判斷無功功率狀態(tài)是否變化的特點，來對可能產(chǎn)生變化的無功功率狀態(tài)進行可靠跟蹤，實際應用準確度高且反應迅速。并且，增設的靜止無功補償設備還能夠調(diào)節(jié)電壓的起伏程度，例如因為風速變化不穩(wěn)定時，使得電壓大小起伏變化，以此來有效消除諧波，保證風力發(fā)電機組的運行狀態(tài)不會影響到電網(wǎng)的電能質(zhì)量。

3.4提高風電低壓穿透力

LVRT（Low Voltage Ride Through，低電壓穿越）問題是風力發(fā)電中最常見的問題，它影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性。以基于提高風電并網(wǎng)系統(tǒng)的LVRT能力為基準，將從以下2個方面提出針對性舉措：（1）以不斷優(yōu)化提高電力系統(tǒng)的控制策略為首先舉措;（2）通過加大硬件設備設施的投入用于LVRT能力的提升。雖然措施可行，但2種方法各有利弊，后者是需要重大資金的投入。通常，電力系統(tǒng)將通過配置ESS來增加LVRT能力。由于電網(wǎng)故障是短暫的，因此能量存儲系統(tǒng)需要具有快速響應能力，同時，它可以在電網(wǎng)故障的情況下有效地掛起網(wǎng)絡。

3.5增設有源電力濾波設備

風力發(fā)電并網(wǎng)技術(shù)的應用，為避免過程中出現(xiàn)電壓閃變問題，為了補償負載電流，必須在負載電流明顯波動之前補償負載變化產(chǎn)生的無功電流。在風力發(fā)電系統(tǒng)中，有源電力濾波器設備利用可關(guān)斷電子設備更換系統(tǒng)電源來確保僅將電網(wǎng)系統(tǒng)提供正弦基波電流。

4結(jié)語

綜上所述，風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)是我國新能源產(chǎn)業(yè)中的重要組成部分，有著良好的發(fā)展前景，所以要對當前風力發(fā)電存在的問題給予足夠的重視，在市場建設上、技術(shù)發(fā)展上給予足夠的支持，從而為風力發(fā)電產(chǎn)業(yè)營造一個良好的市場環(huán)境，為我國新能源技術(shù)的進一步發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

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