風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響及解決措施

風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響及解決措施

摘要：近年來，我國經(jīng)濟社會取得了快速發(fā)展，對能源的需求日益增多，能源危機日趨嚴重。

風(fēng)力發(fā)電作為新型可再生能源具有良好的發(fā)展前景，受到人們的重視，取得了較快的發(fā)展。

但是風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)的實際應(yīng)用過程中，還存在一定的問題，需要采取科學(xué)有效的措施

予以解決，提高風(fēng)力發(fā)電的效率和效果。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；電力系統(tǒng)；影響

引言

隨著世界化石類能源日益減少，環(huán)境問題漸漸凸顯，國家對可再生能源的大力支持，風(fēng)

力發(fā)電在我國整個能源比例中的比重逐漸占據(jù)了主要位置。風(fēng)能作為一種清潔能源，其主要

具備以下幾類優(yōu)勢：投資成本不高，持續(xù)時間長，風(fēng)能資源充足等。近年來，我過風(fēng)力發(fā)電

得到了非常大力度的普及，不但能有效的解決我國在電能上的不足，同時還能有效的避開由

于化石能源消耗所產(chǎn)生的環(huán)境污染，對改善霧霾和全球變暖有巨大的貢獻。在我國，風(fēng)力發(fā)

電的商業(yè)前景非常廣闊，是符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的。但是，大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電會引起

電網(wǎng)發(fā)生改變，同時還可能降低官網(wǎng)安全性以及可靠性。

1風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)的影響

1.1對風(fēng)電場規(guī)模影響

目前，我國電網(wǎng)規(guī)模逐步擴大。但風(fēng)電場接入容量相對較低，占電網(wǎng)總裝機容量，不會

對電網(wǎng)頻率造成太大影響，這不是限制風(fēng)電場建設(shè)規(guī)模的主要條件。對于負荷消納少，以及

風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，同時，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對薄弱。如果此時存在風(fēng)電大量輸入時，不但影響

接入點的電壓，還會改變潮流分布情況，這種情況是制約風(fēng)電建設(shè)規(guī)模的主要因素。風(fēng)能是

不可控制的，導(dǎo)致風(fēng)電機組出力的波動和間歇性。目前，風(fēng)電預(yù)測精度有待提高，增加了電

力調(diào)度的難度。從電網(wǎng)的角度來看，風(fēng)電機組是一種隨機干擾源，對電網(wǎng)的可靠運行增加了

一定的風(fēng)險。因此，關(guān)鍵問題是確定風(fēng)電場在規(guī)劃和設(shè)計階段就能夠確定最大輸入容量。

1.2對電能質(zhì)量的影響

在風(fēng)力發(fā)電項目中，對電能質(zhì)量產(chǎn)生的主要影響：①諧波影響，在變速風(fēng)險機組并網(wǎng)操

作后，風(fēng)力發(fā)電項目中的變流器會一直處于工作狀態(tài)，這就會導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了嚴重的

諧波問題；②電壓波動和閃變影響，在并網(wǎng)的風(fēng)電機組中，常規(guī)化運行會使得機組產(chǎn)生功率

的波動情況，也會導(dǎo)致電壓波動和閃變問題，而究其原因，控制系統(tǒng)不足、電網(wǎng)狀況運行缺

失以及發(fā)電機型等因素都是會導(dǎo)致電壓波動以及閃變出現(xiàn)：③電壓跌落的影響，在并網(wǎng)風(fēng)機

運行過程中，使用異步電機的頻率較高，會從電網(wǎng)中直接吸收無功功率，這就會對電網(wǎng)整體

測定的電壓產(chǎn)生嚴重的影響，若是存在大量的風(fēng)機，在接收到弱電網(wǎng)時，整體電壓跌落現(xiàn)象

就會被放大，甚至導(dǎo)致整個電壓突然下降。

1.3對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響

風(fēng)力發(fā)電機組與電網(wǎng)的并網(wǎng)點，通常位于電網(wǎng)的末端，這就導(dǎo)致在向電網(wǎng)輸電的過程中

產(chǎn)生逆向的電流流向和潮流分布的改變，這是之前沒有考慮和遇到的問題，所導(dǎo)致的結(jié)果就

是風(fēng)力發(fā)電機組對于周圍的局部電站或線路施加相當(dāng)大的壓力，有可能導(dǎo)致輸電線路的崩潰。

同時，風(fēng)力發(fā)電機組向電網(wǎng)發(fā)電，由于是異步發(fā)電機組的功率輸出，就會相應(yīng)地從國家電網(wǎng)

吸收無功功率，為了有效補償發(fā)電機組的無功功率損失，需要安裝動態(tài)無功補償裝置（SVC

或SVG）,或者更為先進的SVG設(shè)備來校正。隨著風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的越來越大，這就導(dǎo)致風(fēng)力

發(fā)電機組對于整個國家電網(wǎng)的影響也越來越大，風(fēng)力發(fā)電機組產(chǎn)生的不穩(wěn)定性因素對于電網(wǎng)

的沖擊也在相應(yīng)地增大，一不小心就會使得整個國家電網(wǎng)的系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，失去穩(wěn)定性。

1.4對電力調(diào)度的影響

風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)時，是處于缺少保護性狀態(tài)下運行的。風(fēng)力大小在改變時，整個電力

系統(tǒng)的運行也應(yīng)隨之作出必要的調(diào)整，整個系統(tǒng)動態(tài)與風(fēng)力發(fā)電的輸出功率和頻率要保持一

致。由于接入電網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電輸出功率具有波動性，會導(dǎo)致用電質(zhì)量和穩(wěn)定性受到不同程度

的影響。

2電力系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電效果的優(yōu)化措施

2.1做好接入系統(tǒng)的風(fēng)電場的設(shè)計工作

接入電壓等級及接入點的選擇是風(fēng)電場接入系統(tǒng)設(shè)計的主要工作，一般綜合考慮風(fēng)電場

的規(guī)模、地理位置、周邊地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃等因素。為防止電壓崩潰的情況和電壓較

大波動發(fā)生，應(yīng)考慮采取必要的措施在接入系統(tǒng)設(shè)計中，如采用靜止無功補償裝置、超導(dǎo)儲

能裝置等。在接入系統(tǒng)設(shè)計階段進行電能質(zhì)量評估，特別是針對選用的風(fēng)電機組和接入系統(tǒng)

方案，諧波治理必要時采取適當(dāng)?shù)闹卫泶胧?。較好的辦法是在靜止無功補償裝置的設(shè)計中結(jié)

合無功補償要求，選擇濾波器參數(shù)時兼顧治理風(fēng)電機組產(chǎn)生的諧波。

2.2升級發(fā)電廠電能質(zhì)量

在實際管理機制建立過程中，要集中改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，按照聯(lián)結(jié)電源和負荷點的電網(wǎng)結(jié)構(gòu),

提高供電項目的可靠性，減少運行方式的復(fù)雜性，確保組合結(jié)構(gòu)得以有效優(yōu)化，并且相關(guān)交

流同步電網(wǎng)的優(yōu)化運行提供了更加有效的發(fā)展渠道。交流同步電網(wǎng)上的發(fā)電機需要實現(xiàn)同步

運行，升級換流站和直流線路的穩(wěn)定性升級。并且，為了進一步減少風(fēng)電場并網(wǎng)對電網(wǎng)的沖

擊，項目管理人員要利用雙向晶管裝置集中解決其電能質(zhì)量管理問題，采取更加有效的處理

措施，降低沖擊電流的同時，采取更加系統(tǒng)化的啟動方式，確保限制風(fēng)電場并網(wǎng)沖擊電流能

減少不良反應(yīng)。

2.3提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性

對于提升整個電網(wǎng)的穩(wěn)定性，首先需要通過計算風(fēng)速和負荷變化對風(fēng)電場輸出有功功率

和無功功率影響，然后安裝分組投切電容器，但是這種電容器不能對連續(xù)波動的電壓進行有

效調(diào)節(jié)，還需要安裝靜止無功補償器，這種設(shè)備可以有效調(diào)節(jié)無功補償功率的大小，并且針

對連續(xù)性的電壓波動，提供相應(yīng)的電壓支持，提升整個系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性。其次，還需要安

裝超導(dǎo)儲能裝置（SMES）,這種裝置能量密度高，而且可以快速吞吐有功功率。利用基于

GTO的雙橋結(jié)構(gòu)換流裝置，SMES可以在四象限靈活地調(diào)節(jié)有功和無功功率，為系統(tǒng)功率不足

的地方提供補償。這樣就可以降低輸出功率的波動，使得電壓得到穩(wěn)定，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定

性。

2.4調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

由于供電系統(tǒng)中部分負荷的非線性、沖擊性以及不平衡的用電特性，造成了諸多電能質(zhì)

量問題，電壓波動和閃變就是其中之一。對此，我們可以采取措施，提高并網(wǎng)風(fēng)電機組中公

共連接點短路容量比和采用適當(dāng)?shù)木€路XR比求限制電壓波動和閃變；在風(fēng)電機組中，使用

雙向晶閘管進行調(diào)控，降低風(fēng)電場在并網(wǎng)過程中產(chǎn)生的電流沖擊，使其流量不低于1.2倍，

不高于15倍。引入QWD電力區(qū)域安全穩(wěn)定控制設(shè)備，對電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行進行控制，該軟

件設(shè)備拼裝靈活，硬件和軟件設(shè)計上均考慮到電力安全性能，能夠雙重保證設(shè)備運行穩(wěn)定和

靈敏性。

結(jié)語

近年來，隨著我國風(fēng)電的快速發(fā)展，特別是單風(fēng)電場規(guī)模越來越大，制約風(fēng)電發(fā)展的

“瓶頸”是電網(wǎng)建設(shè)。因此，必須將風(fēng)電納入電網(wǎng)規(guī)劃的主要電源之一，統(tǒng)籌規(guī)劃火電、水

電、核電、風(fēng)電等電源，才能從整體上優(yōu)化電網(wǎng)，保障了電網(wǎng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟性等

方面，從而使電網(wǎng)企業(yè)與社會的經(jīng)濟效益最大。

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