风力发电对电网运行的影响肖淑娟

风力发电对电网运行的影响肖淑娟

肖淑娟

（国水集团化德风电有限公司内蒙古乌兰察布市013350）

摘要：利用风力进行发电，不仅可以提高人们的环保意识，而且还可以降低电能运行的成本，是未来能源发电的发展趋势。但是在风力发电的过程中由于受到多方面因素的影响，为电网的调度、质量以及安全稳定性带来了严重的影响，因此在风力发电的过程中，必须要根据存在的问题采取相对应的解决措施，从而降低风力发电对电网带来的影响，确保电网的正常运行。本文对风力发电对电网运行的影响进行分析。

关键词：风力发电；电网运行；影响

风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构、经济环保等方面的优势，也是未来能源电力发展的一个趋势，但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力，还需进一步改善其并网性能，降低风电并网对电力系统的运行带来的负面影响。本文从分析风力发电对电力系统的影响入手，综合比较了各国研究和工程人员在风能电力并网方面的解决方案，指出各方案的优缺点，期待更加成熟的风力发电技术的形成，以建设我国具有自主产权的风电产业。

1风力发电及其特点概述

风能是一种常见的清洁可再生能源，我国古代就有着利用风能来建造风车抽水、磨面等装置，国外也有类似的利用风能的经验。而到现代，随着社会经济的发展以及环保、节能口号的不断提倡，风能再一次成为人们眼中最为宝贵，且有着很大开发前景的自然能源，利用风能进行发电的技术也在不断成熟。传统的能源发电中环境污染始终是人们重点关注的问题，利用风能发电，不仅可以有效解决污染问题，而且随着技术的不断创新与发展，风能发电的经济成本在不断降低，其经济效益在逐渐提升。据分析，当风速每秒8米时，功率为38千瓦；风速每秒6米时，只有16千瓦；风速每秒5米时，功率降低为9.5千瓦，可见风力与经济效益之间成正比值的关系。

风力发电技术能够迅速发展的原因，除了洁净，可再生，对环境影响较小之外，还有许多自身存在的优势，如风电场建设占地面积少，对于土地要求低，而且建设工期较短，就目前来讲，风力发电的技术已经相当成熟了。另外，风电资源只要在风能丰富的地区便可以开发和利用，不存在运输的问题。而风力发电的局限性则体现在：首先，风能和风向的实际稳定性差，而且不能进行大量的存储，导致无法集中使用能量。其次，成套的风力发电机采购成本高，导致发电成本增加，而且目前的技术中风轮机的效率较低，风机运行中会产生一些电磁噪声，对于生态环境有一定影响。最后，风力发电直接接入电网时会对电网系统产生干扰或不利的影响。

2风力发电对电网运行的影响

2.1威胁电网安全

风电机组与电网末端连接时会在一定程度上改变配电网功率流动的单向性，而事实上这种问题在起初规划中总会被忽略，这种现象在很大程度上增加了风电场周围电网运行的安全隐患，使之超出了规定的安全范围，严重时候还会引发电压崩溃。与此同时由于风力发电在运行过程中会向电网中注入大量的电量，这会严重感染到电网频率和运行稳定性。此外也会导致短路问题出现增大了母线、开关等装置的损坏几率。由此可见，风力发电对于电网运行的安全有着一定的不良影响。

2.2在电能质量方面的影响

风电机组在输出功率时，产生的波动性会对其在运行中受到塔影、尾流、和湍流效应造成影响，导致电压波动、偏差或闪变等现象发生。风力机组中异步的的电动机没有独立装置且网前自身没有电压，因而在并网运行中有超过额定电流约5倍冲击的电流，就会导致电压快速下降的情况。同时，在变速式风电机组里，大量的电力电子的变频设备产生的间谐波和谐波也会造成电压波形产生畸变，这些问题都会造成风力发电在电网运行中对电能质量的影响。

2.3干扰电网调度

许多风能较为丰富的区域有着人口稀少、结构薄弱、负荷量小等特点，加之电网潮流的变化，致使电网中的部分节点电压异常；而且风能具有不可控性，因此风速在很大程度上决定着所发电量和发电状态，即风速的间歇性和不稳定性决定了风力发电机组的间歇性和波动性，而且风电场在并网后就如同可反调节的随机扰动源，故在电网侧需要足够的备用电源以及调峰容量。简而言之，风力发电的不稳定性加大了电网调度难度。

3风力发电对电网影响的控制措施

由上可知，风力发电虽优势显著，但其对电网的影响也不容忽视，这就要求我们立足实际，制定合理可行的办法加以改善或解决，以此推动清洁能源和电力事业健康发展。具体可参考下述几点建议：

3.1切实优化风电场规划

要想进一步降低风力发电对电网的影响，需要以合理的规划为基础保障，其中规模大小尤为关键，而风电的极限穿透功率以及短路容量比常常用于分析评价电网规模。具体而言，风电穿透功率是指在正常运行状态下，电网可承受风电装机容量的最大值，一般情况下，10%较为可取，但要求综合考虑风电场发电设备、运行特性、接入网络结构等诸多因素；而短路容量比则是指电力系统与风电场连接公共点短路容量之间的比值，该值越小，说明越能抵抗风电扰动，3.3-5%是经验数据，可是也需要视情况而定，因为若考虑不周，设计不当，风电场的规模会受到约束。

3.2增强风电场动态特性

增强风电场自身的动态特征也不失为一种降低其对电网影响的有效措施，常见的方法的包括：选用先进的风电机型，应具有一定的低电压穿越能力，功率因素的线路进行可调性调节，进行动态无功补偿，对其中系统的动态得到的改善，适当的提升功率的改善，用于风电场运行条件的优化，电网保留一定的备用的误差，可以更好的提升功率因数，当故障出现之后，切除一定数量的风量机组，可以更有效的抑制无功功率的吸收，从而快速恢复电压，维护系统安全运行。

3.3加强电压稳定性的控制

在风力发电的过程中，加强电压稳定性的控制不仅可以对电网电压进行很好的控制，而且还可以对电压的节点进行稳定，降低电压的波动性。因此，可以利用分组投切电容器的方法对电网系统进行无功补偿，并在风电场的出口安装静止无功补偿器，对风电场的节点电压进行稳定，从而降低风力发电对电网电压的影响，确保电网系统的稳定性。

3.4对电能质量的改善措施

电能质量得以改善首先应逐步完善电网结构，可根据产生电压闪变以及波动情况的因素，如电网线路X/R比或风电机组短路容量比等，对容量比以及X/R比进行提高以起到抑制闪变或波动的作用。其次需对并网方式进一步改善，并网时可选用软启动装置，可使电网受风电场并网的冲击得以削弱，根据电网额定电流，将冲击电流保持在其1.2-1.5倍左右较为适中。最后，引入现代较为先进的补偿装置，如APF、SVC等对电压的闪变进行抑制的同时，也有利于提高电压稳定性。

结束语：

风力发电作为一项重要的对可再生能源的利用，在对其有效的重复利用过程中，可以有效缓解我国紧缺的资源现状，对于改善环境污染有着极为重要的作用。笔者衷心希望，以上关于对我国风力发电对电网的研究能够被相关负责人合理的吸收和采纳，进而更好的推动我国新能源事业的应用和发展，有效保护我国的环境，减轻空气污染，更好的为我国国民经济的可持续发展做铺垫。

参考文献：

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[2]风力发电对电网的影响及对策[J].王天施，苑舜.高压电器.2014（08）

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[4]贺志斌.浅谈风力发电对电网的影响[J].科技创新与应用，2015（5）