论述风电场并网对电力系统电网控制影响

论述风电场并网对电力系统电网控制影响

摘要：我国的能源问题十分严峻，在新的形势下，节能机降耗，绿色环保的理念已经开始在各大领域普及和推广，电力系统中以风能发电最具代表性，风具有无污染，可再生等优点，是产生电力的重要能源，但是风能也具有一定随机性和间歇性，因此含风电厂的电力系统稳定性与安全性方面的控制，是人们工作中极为重要的一个方面，文章首先简单的介绍了风电能源，然后从风电接入对电力系统的影响、改善风电场对电网影响的措施两个方面对含风电厂并网对电力系统电网控制的影响进行了分析和研究，希望能够为人们提供一些帮助和参考。

关键词：风电场；电力系统；控制影响

引言

风力发电作为一种特殊的电力，其污染小，清洁再生等特点与国节能减排，绿色环保的理念高度一致，因此，在科技与经济的推动下，近些年来我国的在这个方面的研究和发展，十分迅速，并且也取得了一定的成绩，但是由于风能属于一种自然动力的能源，其自身的一些特点使得风电机组也具有一定的波动和间歇性。那么为了提高电力系统的稳定性，减少风电接入对系统的影响，工作人员根据电厂实际情况，具体问题，具体分析，从而有针对性采取一些措施，对电网的电能质量和安全稳定性进行控制，实现能源优化与供电质量双丰收的目的。

一、关于风电

风能发电或者风力发电简单成为风电。属于可再生能源，清洁能源。风力发电是风能利用的重要形式，风能是可再生、无污染、能量大、前景广的能源，大力发展清洁能源是世界各国的战略选择。风电技术装备是风电产业的重要组成部分，也是风电产业发展的基础和保障，世界各国纷纷采取激励措施推动本国风电技术装备行业发展，我国风电技术装备行业已经取得较大成绩，金风、华锐等一批代表国际水平的风电装备制造企业是中国风电发展的生力军，据统计2010年末我国风电装机容量跃居世界第一。

二、风电接入对电力系统的影响

1.并网过程对电网的冲击

异步电机作为发电机运行时，没有的励磁装置，并网前发电机本身没有电压，因此并网时必然伴随一个过渡过程。直接并网时，流过5～8倍额定电流的冲击电流，一般经过几百毫秒后转入稳态。异步发电机并网时冲击电流的大小，与并网时网络电压的大小、发电机的暂态电抗以及并网时的滑差有关。滑差越大，则交流暂态衰减时间越长，并网时冲击电流有效值也就越大。风力发电机组与大电网并联时，合闸瞬间的冲击电流对发电机及电网系统安全运行不会有太大影响。

2.对电网电压的影响

风力发电虽然节能环保，但是受其自然因素的影响也比较大，由于风属于一种自然现象，其大小以及风速，频率等等都属于不确定因素，因此，风力发电出力也会随着这些因素而变化而变化，与此同时，风力资源的分布也不均匀，受到这些问题的制约风电场通常只能够在电网末端建立，其网络结构也相对不完善，这就使得电网的电压质量和稳定性也十分容易受到干扰，在进行风电场并网时，对于电网电压的影响，也就有了一定的必然性。除此之外，风力电机也与普通电机不同，它们多半是采用感应系统，而这种电机在运行时需要大量的无功支持，也就是说并网运行对于电网俩说就是一个无功负荷，为了能够保电力质量和总量，每一台发电机都会有一个无功补偿装置。现阶段，投切电容器是最为常见的一种无功补偿装置，其最大无功补偿量是根据异步发电机在额定功率时的功率因数设计的。

3.对电网稳定性的影响风电接入系统引起的稳定问题主要是电压稳定问题。

这是由于：（1）普通的无功补偿方式为电容器补偿，补偿量与接入点电压的平方成正比，当系统电压水平降低时，无功补偿量下降很多，而风电场对电网的无功需求反而上升，进一步恶化电压水平，严重时会造成电压崩溃，风机被迫停机；（2）在故障和操作后未发生功角失稳的情况下，部分风电机组由于自身的低电压保护而停机，风电场有功输出减少，相应地系统失去部分无功负荷，从而导致电压水平偏高，甚至使风电场母线电压越限；（3）故障切除不及时，会发生暂态电压失稳。

4.对电能质量的影响风电对于电力系统是一个干扰源。

风电对电能质量的影响主要有以下三方面（前述对电压的影响是最重要的方面）：（1）风速变化、湍流以及风力机尾流效应造成的紊流，会引起风电功率的波动和风电机组的频繁启停，风机的杆塔遮蔽效应使风电机组输出功率存在周期性的脉动；（2）软起动并网时，由软起动装置引起的各次谐波；（3）风电经AC/DC/AC并网时，由于脉宽调制变换器产生的谐波。谐波的次数和大小与采用的变换装置和滤波系统有关。

5.对继电保护装置的影响与常规配电网保护不同，通过风电场与电力系统联络线的潮流有时是双向的。

风力发电机组在有风期间都和电网相连，当风速在起动风速附近变化时，为防止风电机组频繁投切对接触器的损害，允许风电机组短时电动机运行，此时会改变联络线的潮流方向，继电保护装置应充分考虑到这种运行方式。

三、改善风电场对电网影响的措施

1.无功补偿技术改善风电系统运行性能的无功补偿技术包括风电场出口安

装动态的无功调节装置（svc）、具有有功无功综合调节能力的超导储～g（SMES）装置等措施。静止无功补偿器（svc）可以快速平滑地调节无功补偿功率的大小，提供动态的电压支撑，改善系统的运行性能。将SVC安装在风电场的出口，根据风电场接入点的电压偏差量来控制svc～l，补偿的无功功率，能够稳定风电场节点电压，降低风电功率波动对电网电压的影响。SMES可以在四象限灵活调节有功和无功功率，为系统提供功率补偿，跟踪电气量的波动。

2.风电场通过轻型直流输电”（HVDCLight）与电网相连轻型直流输电（HVDCLight）是在电压源换流器（VSC）技术、门极可关断晶闸管（GTO）及绝缘栅双极晶体管（IGBT）等全控型功率器件基础上发展起来的。由于使用了基于PWM控制的VSC结构，HVDCLight具有直流输电的优点。HVDCLight不仅解决了分散电源接入的输电走廊问题，而且其灵活的无功、电压调节能力，打破了短路容量比对风电场容量的，同时也改善了交流系统的稳定性和电能质量，是风力发电等分散电源与电网相连的一种理想选择。

3.变速恒频风力发电机组随着电力电子元件的性价比不断提高，未来几年变速恒频电机、双馈电机等新型发电机组开始在风机上推广应用，风电场可以像常规机组一样，承担电压及无功控制的任务，以最大限度提高风能的利用效率。使用变速恒频风电机组有几种方案可供选择：采用通过电力电子装置与电网相连的同步发电机；或者采用变速恒频双馈风力发电机，实现风机以最佳叶尖比运行，比变桨距控制的实现更简单、更经济。

四、结束语

我国电力系统的发展，近些年来呈现出不断攀升的趋势，尤其是一些并网型的风力发电的发展，更是十分快速。但是在风电规模不断扩大，数量不端正增多的形势下，风力不稳定性及其地域分布性的弊端也日趋明显。为了能够保障店里系统的运行的稳定与供电质量，我国在改善风电场运行性能方面也有了一些突破，通常情况下，电厂会根据实际需求，相应的采取措施，减少风电对电网的不良影响。根据供电的情况以及规律，科学的安排供电时间，降低带能损耗，提高电能利用率，从而到达节约电能，优化电网的目的。

参考文献

[1]陆以军.风电接入对配电网的影响及对策研究[D].山东大学2010

[2]蔡彦涛.大型风电场接入电力系统暂态稳定性研究[D].广东工业大学2011