探析風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的影響

馮曉歡

廣東水電二局股份有限公司 廣東廣州 510000

科技日新月異的發(fā)展和進(jìn)步，發(fā)電系統(tǒng)漸漸地形成以風(fēng)力、水力和火力發(fā)電為主的發(fā)電體系，風(fēng)力發(fā)電具有天然性特點(diǎn)，它不會(huì)對(duì)自然環(huán)境構(gòu)成嚴(yán)重威脅，是一種可持續(xù)能源，同時(shí)也是先進(jìn)的技術(shù)。故風(fēng)力發(fā)電技術(shù)凝住了我國(guó)工程師的心血，受到越來(lái)越多電力企業(yè)的歡迎。但是風(fēng)力發(fā)電技術(shù)也存在一些不足點(diǎn)，比如說(shuō)，風(fēng)是自然產(chǎn)物，自身的不確定因素較多，比如說(shuō)容易受到電壓、電流等因素的影響，這些將會(huì)影響風(fēng)電并網(wǎng)之后的系統(tǒng)運(yùn)行效果，還會(huì)影響發(fā)電系統(tǒng)的頻率、電壓的穩(wěn)定，這就需要發(fā)電企業(yè)做好相應(yīng)的分析工作，并且從根本上解決問(wèn)題。

1 風(fēng)電并網(wǎng)后的系統(tǒng)頻率

1.1 保持電力系統(tǒng)頻率更加穩(wěn)定

以往科研項(xiàng)目中會(huì)把電力系統(tǒng)的穩(wěn)定問(wèn)題作為重點(diǎn)研究的內(nèi)容，包括電壓和功角的穩(wěn)定性，但是卻忽視了頻率穩(wěn)定問(wèn)題。當(dāng)下，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，電力系統(tǒng)要承擔(dān)越來(lái)越大的負(fù)荷總量，并且系統(tǒng)頻率經(jīng)常出現(xiàn)失穩(wěn)的現(xiàn)象，這就會(huì)不利于城市電力系統(tǒng)的正常運(yùn)作。所以工作人員要研究電力系統(tǒng)頻率的穩(wěn)定性，而動(dòng)態(tài)分析計(jì)算過(guò)程需要一定時(shí)間，難以滿足實(shí)際運(yùn)用的需要，故工作人員要從靜態(tài)這一角度，使用快速評(píng)估和直接法來(lái)計(jì)算。

1.2 風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)之后電力系統(tǒng)頻率變化

和之前的水利或火力發(fā)電相比較，風(fēng)力發(fā)電具有較差的穩(wěn)定性能，且強(qiáng)弱波動(dòng)性比較嚴(yán)重，功率輸出不夠穩(wěn)定，難以受到人為控制。風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)在我們國(guó)家迅速壯大，現(xiàn)在已經(jīng)形成了相對(duì)完善的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，把風(fēng)力發(fā)電站并入到現(xiàn)代化電網(wǎng)的運(yùn)行中，這將有助于風(fēng)力發(fā)展的功率和波動(dòng)情況更加穩(wěn)定。站在電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的角度，我國(guó)電力系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)本來(lái)就是大型的干擾發(fā)生源，為更好地使用風(fēng)能資源，需要對(duì)風(fēng)電場(chǎng)電力系統(tǒng)大小的穩(wěn)定性進(jìn)行分析。

2 風(fēng)電機(jī)滑差的電壓穩(wěn)定性

在分析風(fēng)電機(jī)滑差的電壓穩(wěn)定性時(shí)，我們可以把滑差作為其中的變量，然后設(shè)立專門的風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型，把滑差、負(fù)荷和風(fēng)速的隨機(jī)性與間斷性要素納入到潮流計(jì)算中。把潮流算法結(jié)果當(dāng)作觀察電壓不穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)的重要數(shù)據(jù)，從而指導(dǎo)后期工作的有效開展。和一般的計(jì)算分析法相比可以更直接找到系統(tǒng)內(nèi)電壓不穩(wěn)定的緣由，還可以判斷不穩(wěn)定電壓存在的范圍。

3 風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)后對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的影響內(nèi)容

3.1 電力系統(tǒng)的調(diào)峰難度加劇，電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行經(jīng)費(fèi)增加

由于風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電運(yùn)行過(guò)程中存在一些不確定性因素，如此一來(lái)容易出現(xiàn)功率變動(dòng)現(xiàn)象，在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)之后功率變動(dòng)與用電負(fù)荷變動(dòng)有所區(qū)別。那么電力系統(tǒng)需要留置充分的備用容量來(lái)協(xié)調(diào)風(fēng)電功率的變動(dòng)。這部分額外的旋轉(zhuǎn)機(jī)組能夠承擔(dān)傳統(tǒng)機(jī)組的負(fù)荷，還可以降低電力系統(tǒng)的燃料費(fèi)用；另外，因?yàn)轭~外旋轉(zhuǎn)設(shè)備正式使用之后會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用，從而確保旋轉(zhuǎn)備用容量設(shè)備的有效運(yùn)作，進(jìn)一步增加了電網(wǎng)調(diào)度的運(yùn)行費(fèi)用。風(fēng)電場(chǎng)中發(fā)電裝置的功率變化迅速，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)在運(yùn)行的時(shí)候具有削谷與填峰的反調(diào)峰功效，那么電網(wǎng)系統(tǒng)還要準(zhǔn)備相對(duì)便捷的調(diào)峰率，這樣一來(lái)就慢慢地?cái)U(kuò)大了電網(wǎng)的等效峰谷差，從而導(dǎo)致電力系統(tǒng)負(fù)荷特性的惡化。為了保障系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行，就要做好整個(gè)電力系統(tǒng)的調(diào)峰工作，這也會(huì)加劇電力系統(tǒng)人員的工作難度，使得電網(wǎng)運(yùn)行經(jīng)費(fèi)增加。所以要進(jìn)一步強(qiáng)化風(fēng)電功率的預(yù)測(cè)效果，還要建設(shè)完善有效的風(fēng)電系統(tǒng)儲(chǔ)能系統(tǒng)。

3.2 無(wú)功調(diào)節(jié)難度加大，電力系統(tǒng)抵御故障能力不足

風(fēng)電場(chǎng)在正常運(yùn)行的時(shí)候要吸納豐富的無(wú)功功率，并且建立旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，但是無(wú)功功率不僅需要本身的無(wú)功補(bǔ)償，更需要電網(wǎng)中的無(wú)功功率補(bǔ)給，從電網(wǎng)中吸納的無(wú)功功率要大大多于在風(fēng)電場(chǎng)上獲得的無(wú)功功率量。如果風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行容量太大，一般來(lái)說(shuō)會(huì)超過(guò)整個(gè)電網(wǎng)容量的十分之一，這個(gè)時(shí)候就要從電網(wǎng)系統(tǒng)中吸收大量的無(wú)功功率，從而降低電力系統(tǒng)的無(wú)功儲(chǔ)存度，容易損壞變壓器、繼電保護(hù)器，使得電網(wǎng)抵御故障能力不足。絕大部分風(fēng)電機(jī)組無(wú)法合理地調(diào)節(jié)電壓變動(dòng)狀況，只可以設(shè)置簡(jiǎn)單的低電壓保護(hù)的動(dòng)作數(shù)值。如果電網(wǎng)系統(tǒng)的母線電壓出現(xiàn)變動(dòng)，那么風(fēng)電機(jī)組要自動(dòng)開啟保護(hù)裝置，這樣可以更好地保護(hù)電子電力設(shè)備。電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障會(huì)使電壓迅速下降，還會(huì)出現(xiàn)電壓過(guò)大的現(xiàn)象，而集中運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組則會(huì)在短時(shí)間內(nèi)分裂，這將會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)構(gòu)成二次沖擊，二次沖擊會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，甚至讓整個(gè)電力系統(tǒng)崩潰，無(wú)法正常運(yùn)行，這也會(huì)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行產(chǎn)生不利影響。因此，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)容量的擴(kuò)大在一定程度上會(huì)削弱電網(wǎng)抵御故障的能力。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要分析了風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)之后系統(tǒng)頻率以及電力系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行等方面的影響內(nèi)容，通過(guò)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)分析和理論分析，我們發(fā)現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的影響主要有兩個(gè)方面，首先，電力系統(tǒng)調(diào)峰難度會(huì)加劇，電力系統(tǒng)的調(diào)度運(yùn)行經(jīng)費(fèi)增加；第二，無(wú)功調(diào)節(jié)的難度加大，電力系統(tǒng)抵御故障的能力有所不足。所以今后我國(guó)將重點(diǎn)發(fā)展風(fēng)力發(fā)電行業(yè)，風(fēng)力發(fā)電行業(yè)具有顯著的優(yōu)點(diǎn)，風(fēng)力發(fā)電對(duì)于環(huán)境的污染比較效，甚至在功效上領(lǐng)先其他發(fā)電系統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)。電力系統(tǒng)是我國(guó)重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其他產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都需要電力系統(tǒng)的支助。要進(jìn)一步發(fā)展我國(guó)科技實(shí)力，風(fēng)力發(fā)電是一項(xiàng)重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。