大規(guī)模風電接入對電網(wǎng)調(diào)度運行的影響

薛娟

（延安供電分公司 陜西省延安市 716000）

風電作為新型的清潔能源，與傳統(tǒng)電源存在著很多不同點。近年來，大規(guī)模風電系統(tǒng)的安裝數(shù)量不斷增加，呈現(xiàn)了快速發(fā)展的階段。大規(guī)模風電系統(tǒng)的安裝對電網(wǎng)調(diào)度運營會產(chǎn)生一定的影響，對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和電網(wǎng)頻率的控制問題，具有一定的挑戰(zhàn)性，需要展開深入的分析。尤其是對所產(chǎn)生的凈負荷變化，將會貫穿電網(wǎng)的整體，所以電力企業(yè)和工作人員應當加以重視。

1 大規(guī)模風電接入對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行產(chǎn)生的影響分析

1.1 小干擾穩(wěn)定

隨著當前風電安裝系統(tǒng)的不斷增加，對電力穩(wěn)定系統(tǒng)會產(chǎn)生直接的影響，尤其是在小干擾穩(wěn)定方面。有研究表明，大量的風電系統(tǒng)安裝會對電力系統(tǒng)的阻尼產(chǎn)生負面影響，在嚴重的情況下，會導致風電系統(tǒng)失衡。所以風電系統(tǒng)在安裝的時候應當注重電力系統(tǒng)的阻尼特性，所以應當對電力系統(tǒng)的阻尼展開深入的分析，來揭示對電力系統(tǒng)阻尼產(chǎn)生負面影響的原因。電力系統(tǒng)本身在運行的狀況下是穩(wěn)定的，大規(guī)模的風電接入，會對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定產(chǎn)生一定的威脅，需要展開更加深入的研究，這對于電網(wǎng)的發(fā)展有重要意義。

風電系統(tǒng)規(guī)模的加入，會使電力系統(tǒng)的運行方式更加復雜，并且對于工作人員的控制調(diào)度工作有一定的難度，單純的幾個運行方式并不能說明一切的問題。目前對于風電系統(tǒng)的研究方法是選擇線性化的模型展開深入的分析，也就是說采用負阻尼機理。對于電力系統(tǒng)阻尼的特性以及其他方面展開更加深入的分析，線性化的模型方式是最為合適的。在采用線性化模型進行分析的時候，只有在保障運行參數(shù)穩(wěn)定的時候，運行點周圍發(fā)生一些變化，這時運用現(xiàn)行的模型分析，才會有一定的作用和意義。如果說在參數(shù)波動較大時，采用該種方式就會產(chǎn)生較大的誤差，影響分析的結論。國內(nèi)發(fā)生的機理不明的低頻振蕩，已經(jīng)引起了很多電力系統(tǒng)企業(yè)的關注，這就說明已經(jīng)無法使用負阻尼的機理來解釋低頻振蕩的現(xiàn)象。對于低頻振蕩的研究過程，無法采用仿真模式，重現(xiàn)這一振蕩過程，來展開深入分析和研究。風電系統(tǒng)規(guī)模的安裝數(shù)量不斷增加，傳統(tǒng)的線性化分析方法還能否繼續(xù)使用，需要相關人員展開進一步的研究，也期待有更好的方法能夠解決這一問題。

1.2 暫態(tài)穩(wěn)定

暫態(tài)穩(wěn)定主要指的是電力系統(tǒng)在運行的過程中受到非常嚴重的擾動，之后所經(jīng)歷的一個暫態(tài)過程。在電力系統(tǒng)運行的過程中，同步的發(fā)電機或異步的發(fā)電機滑差，在使用時可以穩(wěn)定某一態(tài)值，這就會稱為暫態(tài)穩(wěn)定。暫態(tài)穩(wěn)定與小干擾穩(wěn)定二者是有一定的區(qū)別的，有一項最主要的區(qū)別就是在運行的過程中受到干擾之后，運行參數(shù)會距離平衡點有較大的差距。除此之外，也存在不同的分析方法。在電力系統(tǒng)的運行過程中，涉及到異步發(fā)電機的應用，一部發(fā)電機在應用的過程中不夠穩(wěn)定，有一定的缺陷，所以導致出現(xiàn)暫態(tài)穩(wěn)定的問題。除此之外，大規(guī)模的風電接入對于電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行會造成一定的影響。也會使電網(wǎng)的拓撲結構發(fā)生改變，使暫態(tài)穩(wěn)定問題更加嚴重。風力系統(tǒng)在運行中，也可以采用感應發(fā)電機的形式感應發(fā)電機，這與常規(guī)的發(fā)電機是不同的。感應發(fā)電機的一大優(yōu)勢就是，能夠在發(fā)生故障時有暫態(tài)的特性。大量的風電接入系統(tǒng)會改變電力系統(tǒng)的分布結構，在接入到電網(wǎng)后，會使系統(tǒng)中的暫態(tài)特性產(chǎn)生變化。

風電接入的容量不斷增加，使電力系統(tǒng)在運行的過程中也非常的復雜，這就會使暫態(tài)穩(wěn)定性的問題更加惡化。對于暫態(tài)穩(wěn)定的問題分析有多種方式。時域仿真法是相對來說比較有效的，但是計算的工程量大，很難以進行實時操作控制。直接法能夠?qū)簯B(tài)穩(wěn)定性展開在線的分析，具有非?？捎^的前景。但是截止到目前，很多電力企業(yè)在應用直接法的時候，所使用的模型詳細程度和準確性還是存在很多問題，無法實現(xiàn)在線分析這一效果，導致直接法的分析方法無法發(fā)揮自身的優(yōu)勢。人工智能法是隨著科學技術不斷進步而興起的方法，該種方法不需要具備模型，在解決問題這一方面能夠更加高效。但是在電力系統(tǒng)的應用中，還需要更加深入的研究，以上所說幾種方法都有各自的優(yōu)勢和劣勢，相關的工作人員可以采取多種方法，結合的方式是暫態(tài)穩(wěn)定的分析，能夠更加深入。

1.3 電壓穩(wěn)定性分析

電力系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定是非常關鍵的。大規(guī)模風電的接入，會破壞電壓系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

如果風電接入在電力系統(tǒng)沒有儲備充足的情況下進行，會造成電壓出現(xiàn)失衡的現(xiàn)象。這就涉及到使用一些無功補償?shù)脑O備，比如并聯(lián)電容器組以及靜止無功補償器等等多種，并聯(lián)電容器組的使用性并不高，不具備低電壓的穿越能力。而靜止無功補償器的應用是非常普遍的，在市場上的使用的次數(shù)也不斷增加。低電壓穿越能力是影響電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的一個主要原因，也是能夠穩(wěn)定電壓的一個保障。所以低電壓穿越需要在風電機組并網(wǎng)電壓電流時，要使風力機保持不脫離電網(wǎng)的狀態(tài)，使其能夠向電網(wǎng)提供充足的功率，支持電網(wǎng)電壓能夠正常的運行，避免和減少大規(guī)模風電接入所造成的影響。除此之外，電力系統(tǒng)中的低電壓穿越能力也是非常重要的，能夠在關鍵時候發(fā)揮一定的作用，對電力系統(tǒng)起到保護作用。相關的風電場在具備低電壓穿越能力的情況下，就會使電力系統(tǒng)運行的更加穩(wěn)定。如果不具備，一旦發(fā)生特殊情況或故障，就需要啟動保護裝置，使風電場在系統(tǒng)容量小的時候能夠接受。風電接入的規(guī)模較大，會使電力系統(tǒng)難以承受，所以導致系統(tǒng)在這時難以正常的運行，嚴重的情況下可能承受不住較大容量出現(xiàn)電壓失穩(wěn)，甚至是電壓崩潰，造成眾多的大面積停電，產(chǎn)生嚴重影響。

2 大規(guī)模風電接入對電網(wǎng)頻率控制性能產(chǎn)生的影響分析

大規(guī)模風電接入會增加電網(wǎng)頻率控制的壓力。在這種情況下，電網(wǎng)會防止電力系統(tǒng)產(chǎn)生的一些故障，而采取頻繁調(diào)節(jié)的行為，最終產(chǎn)生電網(wǎng)的性能下降的現(xiàn)象。因此，在風力發(fā)電的階段中，應該根據(jù)電網(wǎng)的性能對頻率展開相應的控制，這是工作人員以及電力企業(yè)所要重點關注的一項問題。也有很多研究表明，在風電變化的過程中，需要工作人員記錄相關的數(shù)據(jù)。比如將接入風電前后的情況記錄下來，并對其進行比較，分析影響電力系統(tǒng)運行的一些因素。再通過增量的結果進行分析，更加深入的評價控制區(qū)域的性能。除此之外，還應該更加注意大規(guī)模風電接入對電網(wǎng)頻率控制的影響，還會與電能供給息息相關。風電的大量接入會使電力系統(tǒng)的結構發(fā)生變化，也會影響電源的穩(wěn)定性，甚至出現(xiàn)一些安全問題。所以要對電能供給也要更加重視電力系統(tǒng)能夠更加正常有效的運行。

同時在分析電網(wǎng)的一些運行特征中，也可以更加全面地進行研究分析。電網(wǎng)運行過程中的負荷問題，如果電網(wǎng)出現(xiàn)了負荷急速上升或下降的現(xiàn)象，這時就需要對電網(wǎng)進行調(diào)節(jié)，使其負荷能夠更加標準，更加平衡，避免引發(fā)一些不平衡的功率產(chǎn)生安全的問題。但是隨著大規(guī)模風電接入到電力系統(tǒng)中，電網(wǎng)的調(diào)節(jié)問題就變得相對有一定的難度，需要考慮眾多的因素。比如風電與平衡負荷之間的關系和變化等，也就是靜負荷波動，工作人員需要識別和掌握負荷的分布規(guī)律，來將其風電沒有接入到電力系統(tǒng)的情況進行對比，就可以了解在風電接入后負荷對電網(wǎng)調(diào)節(jié)產(chǎn)生的影響。依據(jù)這一方法對電網(wǎng)的調(diào)節(jié)量進行分析之后，就能夠發(fā)現(xiàn)影響電網(wǎng)頻率控制的原因。對根據(jù)原因?qū)ζ溥M行調(diào)節(jié)和控制。就能夠發(fā)現(xiàn)靜負荷的變化量要大于負荷的變化量，但是會小于風電的變化與負荷變化量的直接疊加。這一分析的結論能夠說明電網(wǎng)調(diào)節(jié)量會受到風電接入的影響，使調(diào)節(jié)量增大，但是并沒有非常明顯的增大趨勢。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的主要原因也有眾多的考慮因素，比如風電在電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)消納，或者風電本身具有變化性，與電網(wǎng)中的負荷變化性有所中和，最終緩解了電網(wǎng)調(diào)節(jié)的壓力。

3 電網(wǎng)調(diào)度的發(fā)展展望

3.1 電網(wǎng)調(diào)度的優(yōu)化

電網(wǎng)調(diào)度的發(fā)展趨勢可以進一步優(yōu)化，在大規(guī)模風電接入之后，電力系統(tǒng)就會受到一定的影響，不管是電網(wǎng)的穩(wěn)定性，還是電網(wǎng)頻率控制方面都需要，進一步分析和研究。所以電網(wǎng)調(diào)度的發(fā)展趨勢也會朝著更加優(yōu)化的方向發(fā)展，根據(jù)風電接入的數(shù)量不斷增加，電網(wǎng)調(diào)度的發(fā)展也應該朝向更加安全的方向發(fā)展。根據(jù)風電接入規(guī)模的加大，對電力系統(tǒng)的容量進行擴大，使其能夠滿足風電接入的需求。所以根據(jù)風電接入在電力系統(tǒng)產(chǎn)生的影響，應當對未來的發(fā)展趨勢進行深入的分析，可以在電網(wǎng)調(diào)度的發(fā)展中增設風電場安全容量的方法。由于介入的發(fā)電機在結合風電場的一些特質(zhì)，對其接入展開更加深入的影響和全面的影響，保障風電的接入過程中能夠，提供一個電網(wǎng)容量的風電廠，才能保證電網(wǎng)調(diào)度的能力，避免產(chǎn)生一定的安全問題，在電網(wǎng)調(diào)度的期間，還應當根據(jù)實際的現(xiàn)場情況進行調(diào)整。一些風電接入有特殊性，需要強化重合閘管理。并且還應當考慮到電壓穩(wěn)定的差異，要使電力系統(tǒng)能夠快速的接受風電接入規(guī)模，還需要做出進一步的優(yōu)化。為了避免工作人員在工作的過程中受到眾多問題的困惑，在大規(guī)模風電接入的過程中，可以采取零電壓穿越的方法，來結合風電場的實際情況控制，每次穿越的時間一般的情況下是不高于125 ms，來進一步保障電網(wǎng)的調(diào)度能力。

3.2 電力系統(tǒng)自動化的發(fā)展趨勢

隨著科技水平的不斷進步，電力系統(tǒng)會朝著自動化的趨勢發(fā)展。也就是說，電網(wǎng)信息能夠以更加數(shù)字化的方式呈現(xiàn)，實現(xiàn)很多數(shù)字信號和模擬信號的轉(zhuǎn)換，也能夠?qū)﹄娋W(wǎng)設備進行一定的保護，這一過程中需要相關的人員對數(shù)據(jù)信息進行采集和控制保障，能夠完成對信息的處理工作。這也為風電接入到電力系統(tǒng)中提供了更多數(shù)據(jù)信息資源，也提供了更多可研究的對象。在這一過程中，需要保證數(shù)據(jù)信息的準確，相關的研究專家才能夠深入分析到這一環(huán)節(jié)。其次，要保障電網(wǎng)能夠穩(wěn)定的運行。只有在電網(wǎng)正常運行的過程中，才能展開更加深入的發(fā)展，朝著自動數(shù)字化的方向發(fā)展。電網(wǎng)調(diào)度還可以朝著集成化的方向發(fā)展，也就是說在運行的過程中，可以從多個方面進行深入分析，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的處理。尤其是調(diào)度數(shù)據(jù)的集成化，更需要具備多項信息，進而實現(xiàn)全面的整合，同時在集成化信息中要保證數(shù)據(jù)的質(zhì)量和水平，才能夠提高服務質(zhì)量。

電網(wǎng)朝著自動化的方向發(fā)展，是依據(jù)在電子計算機的基礎上進行的。需要一定的計算機技術，使電力系統(tǒng)在運營的過程中能夠直接接收相關的數(shù)據(jù)和信息。調(diào)度員在這一過程中發(fā)揮著重要的作用，需要根據(jù)現(xiàn)場的實際情況進行調(diào)整。通過自動化方向的發(fā)展，能夠及時監(jiān)控運行的狀況，如有故障，及時警報，調(diào)度員在進行調(diào)整，為電網(wǎng)調(diào)度的控制工作提供了一定的科學依據(jù)?，F(xiàn)在電力系統(tǒng)的結構相對比較復雜，再加上人們對供電的需求不斷提高，要緩解這些問題，就需要大量的數(shù)據(jù)進行深入的分析。相關的調(diào)度人員在控制電網(wǎng)的時候，要不斷掌握數(shù)據(jù)的變化，根據(jù)實際的變化情況展開針對性的策略分析，使電網(wǎng)調(diào)度工作能夠更加靈活。

除此之外，電力系統(tǒng)還可以分期分塊的調(diào)度發(fā)展。電力系統(tǒng)雖然實現(xiàn)整體運行，但是也是分為不同類型。每次對其進行分析時，都需要對互聯(lián)網(wǎng)的相鄰電網(wǎng)進行分析?；ヂ?lián)網(wǎng)的技術為傳統(tǒng)電網(wǎng)的分析方法帶來了一定的挑戰(zhàn)，自動化系統(tǒng)的發(fā)展方向可以通過調(diào)度數(shù)據(jù)平臺以及電網(wǎng)的運行動態(tài)展開深入的分析，對于所收集的結果實現(xiàn)共享。但是電力系統(tǒng)目前缺乏一定的有力支撐，對于維護工作要求較高。所以就可以利用網(wǎng)絡技術建立計算機數(shù)據(jù)儲存等各方面技術的結合，建立資源共享，就會使電力信息化的程度不斷加深。從而推動電力系統(tǒng)朝著更加自動化的方向發(fā)展。

4 結束語

本文針對大規(guī)模風電接入，對電網(wǎng)調(diào)度運行的影響，還深入的分析了大規(guī)模風電接入對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定，以及電網(wǎng)頻率的控制會產(chǎn)生一定的影響，需要相關的電力企業(yè)以及工作人員加以重視。并且對電力系統(tǒng)展開科學合理的控制，使其能夠接受風電的接入。風電接入到電力系統(tǒng)中，是未來發(fā)展的趨勢。所以工作人員應該掌握和了解風電接入對電力系統(tǒng)的影響，并做出相應的改進措施，來保障電力系統(tǒng)能夠正常穩(wěn)定的運行。