探析风电并网对电力系统调度运行的影响窦姿麟

探析风电并网对电力系统调度运行的影响窦姿麟

窦姿麟

国家电网公司东北分部辽宁省沈阳市110180

摘要：作为一种可再生的绿色能源，风力发电在我国得到了广泛的应用。但是，风力发电工作中的风资源，具有间歇性以及随机波动性的特点，这就使得风力发电的输出功率存在间歇性以及随机波动性的特点，和以往的火力发电相比较而言，由于受到季节以及气候的影响比较大，使得系统的可控性受限。联合运用储能系统，能够很好地解决稳定性比较差的问题，并且还能够保障风电在并网时的稳定性，以此来提升风电的运用效率。

关键词：风电并网；频率电压；性能稳定

引言

随着科技的发展，发电系统逐渐形成了以风力发电、火力发电以及水力发电的三大发电体系，其中风力发电是最天然的方式，它不会破坏自然环境，而且是可持续能源，取之无禁，用之不竭，是最先进的技术之一。所以，它也是中国倾注了许多心血去重点研究的一个发电技术，受到各地电力企业的喜爱。同时，随着技术的逐渐提高，有些问题也随之暴露出来，因为风是自然产物，所以有许多不确定因素，比如风速、风力等，这些不确定因素极大地影响了风电并网之后的系统运行，主要是影响了电力系统的频率、以及电压的稳定，这对于我国发电行业的发展，有着不可忽视的影响，因此，我们必须对此进行研究，从根本上去解决此问题。

1电力系统频率研究

1.1稳定风电网频率的必要性

长久以来，我们国家在电力系统相关的科研项目中，主要是从电压与功率等几个方面作为研究的重心，而对于系统中同样处于重点地位的频率稳定方面却未加重视。社会在日新月异地发展，科技也在不断进步，电力系统承受的压力也与日俱增，随之而来的是电力系统的频率越来越不稳定，经常出现跳频的现象，极大地影响了城市电力系统，许多安全问题也逐渐浮出水面，就像一颗不定时炸弹，随时威胁着城市的发展，所以，对于风电并网对电力系统频率的影响问题，我们应该加以重视，并作为重点来进行研究。一般来说，研究方法分为动态与静态两种，但是在频率问题上，动态研究方法研究过程缓慢，解决不了燃眉之急，不能很好地应用到现实中，因此我们可以从静态的方向去进行研究，静态的计算方法主要有两种，一种是快速评估法，还有一种是直接法，两种方法都可以很好地分析系统频率稳定性，并能满足现实需求。

1.2研究风电网系统频率的意义

相比较现有的其他两种发电方式，风力发电不如水力以及火力发电稳定，主要是风力的大小不可控，因此电力的强弱差距较大，输出的电力功率很不稳定，不能顺利地达到预期效果。但是随着社会与科技的发展，风力发电体系在我国已经进入了发展期，随着风力发电机的增多，慢慢地形成了一定规模、一定数量的风力发电网，并逐渐进入到我国先进电网系统的研究与建设中去，这在很大程度上决定了，我们必须重视风力发电系统的功率，以及运行中的稳定性，值得我们深入研究。在目前的电力系统中，为了能够平稳地运行电力系统，我们可以看到，风力发电场实际上是存在较大的干扰发生源，对电力系统的稳定性有着不可忽视的影响。因此，我们要想能够提高风力发电的工作效率以及功率稳定性，为了进一步挖掘风力资源，我们必须对风电机并网后的电力系统频率进行研究分析，以寻求最大化利用资源。

2风电并网中的储能技术的应用建议

2.1储能系统的构建及其数学建模

储能方式具有多元化的特点，并且其特性也各不相同，这就需要按照具体情况，正确应对ESS的适应性方面的问题。在大规模开展风电并网工作的时候，运用单一的储能方法来解决问题是难以实现响应性与容量以及经济性方面的问题的。在不同的场景中以及在不同的控制目标里，ESS模式的使用也不同，这就需要在数学模型中建立对应的单元，这种方法能够很好地解决问题。并且在后期的储能方式中，将不同时空尺度的储能模式建立在同一个平台中，该项工作存在一定的难度。

2.2储能系统的控制策略研究

在合理使用储能控制策略的过程中，能够有效提升使用ESS的效率，并且还能够在储能容量以及经济性中将二者之间的关系直接的表现出来，因此，加强对储能技术的研究是一项重点工作。随着ESS的不断发展，其使用功能已经脱离了单一性的特点，并且发展方向也更加多元化，其执行能力具有同时执行以及分段执行的特点，在这种情况下，就能够确保控制系统复杂化。此外，多元复合储能系统中的多元协调控制问题以及风电储能中联合协调控制问题，这两个因素在控制策略中占据非常重要的位置。在后期对风电并网策略进行研究的过程中，对控制策略的研究将会成为重点内容。

2.3储能系统的经济性研究

储能技术的科学合理使用，能够有效解决谷峰差比较大的问题，并且能够提升风电资源的使用效率。按照应用领域的不同以及实际的需求，储能系统的容量、功率以及规模也有一定的区别，并且对投资回报值的认知也不一样。目前，影响储能系统发展的主要原因之一是将储能系统作为一个独立的电源运用到了市场中。目前，储能系统的经济性以及高成本的特点和与其相关联的充电以及放电平衡约束、系统规模、循环寿命、安全性以及技术水平等方面的因素有着直接的关系，这样一来，也就吸纳了储能系统的规模化发展。因此，在对储能系统进行配置的时候，需要将经济性研究放在非常重要的位置上。在开展研究工作的过程中，需要注重政策方面的因素，对不同场景中的风电接纳能力予以模拟，并且还应该模拟系统经济性、风电接纳能力以及容量的配置方式，以此来保障风电储能系统的经济性。

3风电并网对电力系统电压稳定性的影响

为使风电并网对电力系统电压稳定性影响的研究更为科学、高效，技术人员可以采用控制变量法，针对电力系统运行情况进行建模（S=n1-n/n1，其中n代表转子速度，n1代表同步转速），将变量设为S，结合探究需求，秉持间断性、随机性原则，灵活带入风速、风力、电网负荷方程式（（fx，u，p）=0，其中，u为控制变量，p为实际参数，x为状态变量）展开运算，对比所得结论。通过对比可知风力的大小、风速以及电网自身负荷，均会对电力系统电压稳定性造成影响，一旦相关变量超出电力系统运载能力，将直接干扰电力系统，使其出现电压不稳情况，为此电力系统需将相关结论视为观察电力系统稳定性的参考依据，搜集、整合该系统内影响电力系统电压稳定性的节点，以此为由构建风电并网框架，制定科学合理的方案，规范风电并网技术应用标准，用以规避风电并网对电力系统电压稳定性的消极影响。

4完善风电信息分析工作，强化并网管理

针对风电并网工作，要建立风电信息统计分析平台，为公司和政府提供信息服务。建立风电信息统计分析平台，形成涵盖风电规划、前期、建设、并网、运行等全过程的信息数据库，为公司及政府部门提供准确、及时、公开、透明的风电信息服务。加强风电接入系统工程管理，保证风电并网送出。按照相关要求，做好风电接入系统管理工作。对于大型风电基地项目，提前开展风电场接入系统和送出工程前期工作；对于地方核准的风电项目，强化年度计划管理。要重点加强风电并网管理，加快研究制定并网检测等配套规定，建立强制性入网认证和并网检测制度。加快风电并网检测能力建设，增加测试设备，建设测试人才队伍，适应大规模并网检测需求。通过进一步加强风电运行管理，加快风电功率预测功能建设、风电调度计划管理，加快建立风电场计划申报考核机制。

结束语

风电并网技术发展是未来电力生产的主要技术模式，相关的技术应用也将不断趋于完善，在开展风电并网技术应用中，相关部门要进一步提升风电并网的技术研究，实现机组性能优化，解决提出问题，并不断优化管理，提升设备质量，促进整体风电电能质量提升。

参考文献

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[2]雷宇,陈红,王林,杨佳俊.大规模风电并网下的电力系统调度决策研究[J].电工电气,2014(12):6-13.

[3]吕文.大规模风电并网无功优化控制策略[D].山东大学,2014.