分析大型風電場運行的特點及并網(wǎng)運行的問題

趙海亮 姜大鵬

（中廣核新能源安徽有限公司）

0 引言

大型風電場是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，通過大型風電場的合理利用，能夠有效減少傳統(tǒng)能源的消耗，使得電力系統(tǒng)在實際服務過程中，可以達到節(jié)能減排的相應需求，同時還能符合低碳環(huán)保的相應需求，實現(xiàn)可再生資源的合理利用，從而推動電力系統(tǒng)的健康發(fā)展。而在大型風電場并網(wǎng)的過程中，會由于一些原因，造成相應問題的發(fā)生，會嚴重影響大型風電場的功能，所以需要對這些問題進行研究，并保證大型風電場并網(wǎng)的可靠性?；诖?，本文對大型風電場運行的特點及并網(wǎng)運行的問題進行研究，確保實際大型風電場運行和并網(wǎng)過程中，保持較好的運行狀態(tài)，促使大型風電場能夠為并網(wǎng)提供較好的功能和作用。

1 大型風電場的相關研究

結(jié)合實際情況，對大型風電場進行研究，確保大型風電場在實際工作中，保持較好的運行狀態(tài)，從而滿足風電場運行的相應需求，推動電力系統(tǒng)的功能和作用，全面提升電力系統(tǒng)的服務能力。另外，風電在實際的利用階段，是對風能進行利用，結(jié)合實際情況，風能是一種可再生能源，不需要消耗能源，并且能夠滿足低碳環(huán)保的相應需求。同時，風電還能為電力系統(tǒng)的正常運行奠定基礎，進而推動電力系統(tǒng)的健康發(fā)展。實際電力系統(tǒng)服務過程中，需要合理對大型風電場的并網(wǎng)進行控制，確保其在并網(wǎng)過程中，能夠保持較好的運行狀態(tài)，降低大型風電場的相應問題，使得大型風電場能夠滿足電力系統(tǒng)的基本需求，進而為電力用戶用電需求提供幫助。

大型風電場在建設過程中，可以分為海上風電、平原風電、山地風電幾種類型，主要是選擇風力發(fā)電效果較好的區(qū)域進行發(fā)電，促使電力系統(tǒng)在實際服務中，保持較好的工作狀態(tài)，降低隱患的發(fā)生概率。同時，大型風電場還會配置儲能裝置，從而實現(xiàn)削峰填谷，進而保證電力系統(tǒng)在實際服務中，能夠保持較好的運行狀態(tài)，進而保證電力系統(tǒng)的功能和可靠。

相較小型風電場，大型風電場的規(guī)模更大，所能產(chǎn)生的電能也相對較多，所以，在實際服務中，可以并入電網(wǎng)，實現(xiàn)合理的電力服務，滿足電力用戶的相應需求，全面提升電力系統(tǒng)的功能和作用，滿足電力用戶多變的用電需求。

2 大型風電場的運行特點研究

結(jié)合大型風電場的基本情況，對大型風電場的運行特點進行研究，確保實際工作中，大型風電場能夠保持較好的運行狀態(tài)，從而使得風電場所產(chǎn)生的電能，能夠得到合理運用，對大型風電場的運行特點進行研究，詳細內(nèi)容分析如下。

2.1 風能的能量密度相對較小

結(jié)合風電場的基本情況發(fā)現(xiàn)為了得到相同發(fā)電容量，風電場的風力發(fā)電機的風輪尺寸會相對比水輪機大很多，這是因為風力發(fā)電過程中，對風能進行利用，但是風能具有較大的不可控性，為了滿足風能密度相對較小的情況，需要合理對風能量密度較小的問題進行控制，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。

2.2 風能的穩(wěn)定性相對較差

風能在工作中，受到很多的因素影響，使得風能本身的穩(wěn)定性相對較差，同時，風能屬于過程性能源，這樣一來，風能就會有隨機性、間歇性和不穩(wěn)定性。另外，風速和風向是具有變化的特點，在實際的風電場當中，具體的運行狀況都會受到這些因素的影響，為了滿足實際需求，需要克服對風能的穩(wěn)定性差等問題。

2.3 風能不能實現(xiàn)存儲

與水不一樣，風能是不能被續(xù)存的。單獨運行的風力發(fā)電機組在實際運行中需要保持較好的運行狀態(tài)，確保本身不會出現(xiàn)斷電的情況，從而使得風電能夠滿足人們實際使用的相應需求。

2.4 風輪的效率相對較低

大型風電機組在運行過程中，存在風輪效率相對較低的問題，一般情況下，風輪的理論最大效率為59.3%，實際會比理論相對低一些，另外水平軸風輪機最大效率一般會處于20%～50%之間，垂直風輪機的最大效率在30%～40%之間。為了滿足大型風電場正常運行需求，需要保證風輪處于時刻運動的狀況，進而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，降低隱患的發(fā)生概率。

2.5 風電場的位置相對偏遠

結(jié)合風電場的基本情況，我國風電場的分布相對不均勻，雖然我國的風電資源的豐富度相對較高，但是在實際的利用階段，多數(shù)風電場都集中在西北、華北和東北等地區(qū)。為了實現(xiàn)對風電場的合理建設，一般都選擇在相對偏遠地區(qū)。這樣一來，雖然風電場能夠為電力系統(tǒng)提供服務，但是也存在相應線損的問題，會給電力系統(tǒng)帶來影響。

結(jié)合上述大型風電場運行的特點，可以發(fā)現(xiàn)大型風電場確實存在風能不穩(wěn)定的情況，所以，風能所產(chǎn)生的電能，如果直接并入電網(wǎng)中，就會給電網(wǎng)的正常運行帶來影響。為了實現(xiàn)對風電資源的合理利用，需要對風電并入電網(wǎng)的相應內(nèi)容進行控制，確保在并入過程中，不會給電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來影響，能夠保證電力系統(tǒng)的服務能力，更好地為人們提供電力服務。

3 大型風電場并網(wǎng)運行的相應問題研究

結(jié)合大型風電場的基本情況，對風電并網(wǎng)運行引起的相應問題進行研究，確保實際工作中，風電資源可以得到合理的利用，不僅能夠滿足實際應用的相應需求，還能為人們的合理用電奠定基礎，滿足用電的各種需求。

3.1 對電網(wǎng)調(diào)節(jié)控制的影響

在風電直接并入電網(wǎng)后，會給電網(wǎng)的正常運行帶來影響。在風電并入電網(wǎng)之前，需要選擇合理的并網(wǎng)方式，確保電力系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定運行，降低相應問題的發(fā)生概率。其中傳統(tǒng)并網(wǎng)方式，單個風電場容量都相對較小，作為一種分布式電源，分散到配電網(wǎng)絡中，能夠?qū)崿F(xiàn)就地消納。另外一種，一些大型風電場需要實現(xiàn)輸電通道的集中外送，例如我國內(nèi)蒙古、張家口和酒泉、江蘇等地，就具備千萬瓦級別的風電基地，不僅實現(xiàn)大型風電場的穩(wěn)定運行，還能實現(xiàn)電能的合理運用，并且滿足電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的相應需求。而在實際電網(wǎng)調(diào)節(jié)中，風電并網(wǎng)后，容易引起電網(wǎng)調(diào)節(jié)控制的相應問題。結(jié)合電網(wǎng)傳統(tǒng)的基本情況，發(fā)現(xiàn)是基于電源可靠性和負荷的可預測性，當系統(tǒng)風電容量達到一定規(guī)模后，風電的隨機性和不可預測性會給調(diào)度帶來一定的影響，甚至還造成一定的問題。需要結(jié)合實際情況，實現(xiàn)對相應問題的合理控制，降低相應問題的發(fā)生概率，全面提升電力系統(tǒng)的服務能力，使電力系統(tǒng)能夠更好地為人們提供電力服務。

結(jié)合實際情況，發(fā)現(xiàn)午夜時段的輸出功率相對較高，但是這一時段，屬于低谷時段。而午后時段的輸出功率相對較低，而這一時段，屬于高峰時段。另外，最高和最低輸出功率差相對較大，一般可以達到50%以上。另外，風電場在服務區(qū)，一般不具備調(diào)節(jié)的能力，功率會呈現(xiàn)波動的狀態(tài)，會使得電網(wǎng)負荷曲線發(fā)生相應變化，進而給電網(wǎng)的峰谷差帶來影響，給調(diào)峰調(diào)頻帶來一定干擾。同時，也會給電網(wǎng)調(diào)節(jié)帶來一定的難度。風電并入后，還會給電網(wǎng)帶來一定的影響，主要體現(xiàn)在，電網(wǎng)狀況相對不樂觀。同時，因為反調(diào)節(jié)性質(zhì)，使得非高峰時段特別是低谷時段的電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力相對較高，所以電網(wǎng)原有調(diào)峰能力的余額，即調(diào)峰能力扣除負荷峰谷差后的裕量，成了影響電網(wǎng)允許接入的最大“綜合風電場容量”。

3.2 并網(wǎng)后對電壓的影響

大型風電場結(jié)合風電場的基本情況，發(fā)現(xiàn)風能確實存在不穩(wěn)定的特性，為了滿足風電場的運行需求，需要對風電場并網(wǎng)后，電壓受到的影響進行研究，因為風電本身具有一定的波動性，所以容易產(chǎn)生波動和閃變的問題，這樣會導致電能的質(zhì)量受到影響。同時，風電場當中還有大量的電子器件，容易給電力系統(tǒng)帶來諧波的問題，引起電力系統(tǒng)服務能力受到干擾。目前，由于風電場的規(guī)模相對較小，且并網(wǎng)的幅度不是十分的大，所以不會造成嚴重的影響，但是，隨著風電場規(guī)模的不斷擴大，大型風電場終將并網(wǎng)，這樣就會給電壓帶來一定的影響。為了滿足電力系統(tǒng)的運行需求，需要對電力系統(tǒng)電壓波動展開有效地控制，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，確保電力系統(tǒng)的服務能力。

3.3 對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響

當大型風電場并網(wǎng)后，容易給電網(wǎng)的穩(wěn)定性帶來一定的影響，為了滿足實際工作的相應需求，需要注意風電并網(wǎng)給電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響，當風電注入的功率相對較大時，就容易導致電壓出現(xiàn)崩潰的問題，甚至電網(wǎng)出現(xiàn)整個崩潰的問題，所以，為了保證電網(wǎng)的穩(wěn)定性，需要注意對風電并網(wǎng)的合理控制。

3.4 給電能質(zhì)量帶來影響

結(jié)合風電的基本情況，發(fā)現(xiàn)風電本身就具有一定的波動性，包括閃變、諧波等這些問題的存在，會給電網(wǎng)的正常運行質(zhì)量帶來干擾。另外，軟并網(wǎng)方式是一種常用的并網(wǎng)方式，但是在使用期間，容易出現(xiàn)啟動時的較大沖擊電流，會直接影響電網(wǎng)電能的質(zhì)量。

4 結(jié)束語

本文結(jié)合大型風電場的基本情況，對大型風電場運行特點進行研究，之后，再結(jié)合大型風電場的運行特點，對大型風電場并網(wǎng)所引起的相應問題進行研究，注意對這些問題控制，使得大型風電場在并網(wǎng)后，能夠減少給電力系統(tǒng)帶來的影響，保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。