張樂(lè)豐，王增平

（華北電力大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院，北京102206）

隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和化石能源的日趨枯竭，能源和環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻，風(fēng)電作為一種可再生的綠色能源，已成為世界上發(fā)展最快的可再生能源。我國(guó)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱，許多建設(shè)或規(guī)劃中的風(fēng)電場(chǎng)位于電網(wǎng)薄弱地區(qū)或者末端，加之風(fēng)能本身的隨機(jī)性和波動(dòng)性，這些對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的容量較小時(shí)，這些特性對(duì)電力系統(tǒng)的影響并不明顯。隨著風(fēng)電場(chǎng)容量在系統(tǒng)中所占比例的增加，風(fēng)電場(chǎng)對(duì)系統(tǒng)的影響就會(huì)越來(lái)越顯著。因此，必需深入研究這些影響，確保電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。本文主要綜述大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定、運(yùn)行成本、調(diào)度、電能質(zhì)量等方面造成的影響以及相應(yīng)的補(bǔ)救措施。

1 風(fēng)電發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)外風(fēng)電發(fā)展概況

基于風(fēng)力發(fā)電的巨大優(yōu)勢(shì)，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為當(dāng)今世界新能源開(kāi)發(fā)利用中技術(shù)發(fā)展最快、最具商業(yè)化開(kāi)發(fā)前景的領(lǐng)域。因此，風(fēng)力發(fā)電日益受到各國(guó)政府、企業(yè)和用戶(hù)各方面的關(guān)注，特別是大規(guī)模的風(fēng)電并網(wǎng)正在成為一種趨勢(shì)，新型風(fēng)電場(chǎng)的容量在電力系統(tǒng)中的比重不斷增加，風(fēng)電場(chǎng)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)行價(jià)值日益顯現(xiàn)。2009年5月在北京召開(kāi)的第十二屆中國(guó)北京國(guó)際科技產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上，世界風(fēng)能協(xié)會(huì)主席阿尼爾·凱恩介紹：“風(fēng)能增長(zhǎng)率在過(guò)去的10年里面達(dá)到了年均29%”。預(yù)計(jì)到2020年，世界風(fēng)力發(fā)電總量將占全球發(fā)電能源的12%。全球范圍內(nèi)，歐洲和北美地區(qū)的風(fēng)電容量很高，其風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)處于世界領(lǐng)先地位。在丹麥和德國(guó)等地，風(fēng)電容量在電網(wǎng)中的比重可以達(dá)到20%～30%，部分地區(qū)甚至達(dá)到了50%以上。另外，世界風(fēng)力發(fā)電成本下降迅速，從1983年的15.3美分/(kW·h)，下降到1999年的4.9美分/(kW·h)。目前統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，德國(guó)的風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量居世界第一，美國(guó)、西班牙分別列第二、第三位。

1.2 我國(guó)風(fēng)電發(fā)展概況

中國(guó)具有豐富的風(fēng)能資源，儲(chǔ)量居世界首位。據(jù)有關(guān)專(zhuān)家測(cè)算，我國(guó)陸上風(fēng)力資源有2.5億kW，海上風(fēng)力資源有7.5億kW，合計(jì)風(fēng)能達(dá)10億kW。按照目前國(guó)內(nèi)風(fēng)電項(xiàng)目平均投資成本計(jì)算，每千瓦風(fēng)電投資大概在1萬(wàn)元。巨大的資源開(kāi)發(fā)潛力，必將造就一個(gè)蓬勃興旺的風(fēng)能產(chǎn)業(yè)。我國(guó)的風(fēng)力發(fā)電事業(yè)在20世紀(jì)80年代開(kāi)始發(fā)展，初期大多是安裝在邊遠(yuǎn)地區(qū)供農(nóng)牧民使用并獨(dú)立運(yùn)行的百瓦級(jí)機(jī)組。隨著一次能源的不斷減少和公眾對(duì)環(huán)境問(wèn)題的高度關(guān)注，可再生的清潔能源越來(lái)越受到重視。尤其是最近幾年，風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展十分迅速。2007年新裝機(jī)量達(dá)3 449 MW，在新增市場(chǎng)份額中占17.2%，排世界第五位，目前我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)到1 585萬(wàn)kW。

2 大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)給系統(tǒng)造成的影響及補(bǔ)救措施

2.1 風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響

（1）風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響。在風(fēng)電裝機(jī)比例較大的電網(wǎng)中，由于改變了電網(wǎng)原有的潮流分布、線路傳輸功率和整個(gè)系統(tǒng)的慣量，因此風(fēng)電接入后電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性會(huì)發(fā)生變化。

如果地區(qū)電網(wǎng)足夠強(qiáng)壯，則系統(tǒng)發(fā)生故障后風(fēng)電機(jī)組在故障清除后能夠恢復(fù)機(jī)端電壓并穩(wěn)定運(yùn)行，地區(qū)電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性便能夠得到保證；如果地區(qū)電網(wǎng)較弱，則風(fēng)電機(jī)組在系統(tǒng)故障清除后無(wú)法重新建立機(jī)端電壓，風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行超速失去穩(wěn)定，就會(huì)引起地區(qū)電網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性的破壞。此時(shí)，需利用風(fēng)電場(chǎng)或風(fēng)電機(jī)組的保護(hù)將風(fēng)電場(chǎng)或風(fēng)電機(jī)組切除以保證區(qū)域電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定性；或者通過(guò)在風(fēng)電場(chǎng)安裝動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置、及利用變速風(fēng)電機(jī)組的動(dòng)態(tài)無(wú)功支撐能力，在暫態(tài)過(guò)程中及故障后電網(wǎng)恢復(fù)過(guò)程中支撐電網(wǎng)電壓，保證區(qū)域電網(wǎng)的暫態(tài)電壓穩(wěn)定。文獻(xiàn)[1]基于PSCAD仿真分析了在各種不同的無(wú)功補(bǔ)償策略下風(fēng)機(jī)并網(wǎng)及系統(tǒng)故障后并網(wǎng)點(diǎn)、機(jī)端電壓及風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化，有助于風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)合理采用無(wú)功補(bǔ)償方式。文獻(xiàn)[2]結(jié)合河南方城風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際情況，研究了風(fēng)電場(chǎng)無(wú)功補(bǔ)償容量的確定以及出口功率因數(shù)與轉(zhuǎn)子滑差的關(guān)系；仿真分析了風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊影響。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)且滿(mǎn)發(fā)，網(wǎng)內(nèi)某線路發(fā)生三相短路故障時(shí)，如果沒(méi)有將風(fēng)電場(chǎng)及時(shí)切除，則網(wǎng)內(nèi)主要母線的電壓將不能恢復(fù)穩(wěn)定。故障發(fā)生時(shí)，如果可以將風(fēng)電場(chǎng)及時(shí)切除，則網(wǎng)內(nèi)各主要節(jié)點(diǎn)的電壓和主要機(jī)組的相對(duì)功角將呈衰減振蕩，最終趨于穩(wěn)定。

（2）風(fēng)電機(jī)組低電壓穿越能力問(wèn)題。低電壓穿越（LVRT）指在風(fēng)機(jī)并網(wǎng)點(diǎn)電壓跌落的時(shí)候風(fēng)機(jī)能夠保持并網(wǎng)，甚至向電網(wǎng)提供一定的無(wú)功功率，支持電網(wǎng)恢復(fù)電壓，直到電網(wǎng)恢復(fù)正常，從而“穿越”這個(gè)低電壓時(shí)間。當(dāng)風(fēng)電在電網(wǎng)中所占比例較低時(shí)，若電網(wǎng)出現(xiàn)故障，風(fēng)機(jī)就實(shí)施被動(dòng)式自我保護(hù)而立即解列，不用考慮故障的持續(xù)時(shí)間和嚴(yán)重程度，從而最大限度地保障風(fēng)機(jī)安全，這種情況是可以接受的。然而，當(dāng)風(fēng)電在電網(wǎng)中所占比例較大時(shí)，若風(fēng)機(jī)在系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)仍采取被動(dòng)保護(hù)式解列方式，則會(huì)增加整個(gè)系統(tǒng)的恢復(fù)難度，甚至可能加劇故障，最終導(dǎo)致系統(tǒng)其他機(jī)組全部解列。此時(shí)對(duì)風(fēng)電機(jī)組必須要求風(fēng)電機(jī)組具有相應(yīng)的低電壓穿越能力，且必須采取有效的低電壓穿越措施，以維護(hù)風(fēng)場(chǎng)電網(wǎng)的穩(wěn)定。文獻(xiàn)[3]提出了一種適用于電網(wǎng)不對(duì)稱(chēng)故障下網(wǎng)側(cè)變流器控制策略，并將其與直流側(cè)Crowbar電路配合，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)不對(duì)稱(chēng)故障下的低電壓穿越。

不同國(guó)家和地區(qū)所提出的低電壓穿越要求不盡相同。在德國(guó)北部由于風(fēng)電比例很高，因此電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商對(duì)風(fēng)電場(chǎng)/風(fēng)力機(jī)組的低電壓穿越要求較高。如果風(fēng)電場(chǎng)/風(fēng)電機(jī)組沒(méi)有低電壓穿越能力，則故障發(fā)生后風(fēng)電場(chǎng)切除，風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為零，風(fēng)電場(chǎng)送出線路上有功功率、無(wú)功功率發(fā)生震蕩最終趨于零。如果風(fēng)電場(chǎng)具備低電壓穿越能力，則故障發(fā)生以后風(fēng)電場(chǎng)仍能給系統(tǒng)提供一定的有功支援，從而對(duì)維持整個(gè)系統(tǒng)的有功平衡提供支援以幫助電網(wǎng)恢復(fù)。

2.2 風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行成本和電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的影響

（1）風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行成本的影響。風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行成本與火電機(jī)組相比很低，甚至可以忽略不計(jì)。但是風(fēng)力發(fā)電的波動(dòng)性和間歇性使風(fēng)電場(chǎng)的功率輸出具有很強(qiáng)的隨機(jī)性，目前的預(yù)報(bào)水平難以滿(mǎn)足電力系統(tǒng)實(shí)際的運(yùn)行需要。為了保證風(fēng)電并網(wǎng)后系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性，需要在原有運(yùn)行方式基礎(chǔ)上，額外安排一定容量的旋轉(zhuǎn)備用以維持電力系統(tǒng)的功率平衡與穩(wěn)定。可見(jiàn)風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)具有雙重影響：一方面分擔(dān)了傳統(tǒng)機(jī)組的部分負(fù)荷，降低了電力系統(tǒng)的燃料成本，另一方面又增加了電力系統(tǒng)的可靠性成本。文獻(xiàn)[4]以美國(guó)最近完成的風(fēng)電項(xiàng)目為例，介紹了一種估算風(fēng)電成本的簡(jiǎn)易方法，分析了影響風(fēng)電成本的主要因素，著重闡明了現(xiàn)代技術(shù)在降低成本中的作用。文獻(xiàn)[5]在現(xiàn)有排污收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和美國(guó)環(huán)境價(jià)值標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上以預(yù)防污染發(fā)生的代價(jià)作為環(huán)境成本，對(duì)風(fēng)力發(fā)電的環(huán)境價(jià)值以及風(fēng)電和火電經(jīng)濟(jì)性展開(kāi)分析研究，結(jié)果表明風(fēng)電具有良好的經(jīng)濟(jì)性和廣闊的發(fā)展前景。

（2）風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行的影響。風(fēng)電接入給電網(wǎng)帶來(lái)的調(diào)度問(wèn)題及額外備用容量的要求完全是由于風(fēng)的隨機(jī)及間歇特性引起的。在風(fēng)電功率無(wú)法預(yù)測(cè)時(shí)，電網(wǎng)必須按比較保守的方案為風(fēng)電留出足夠的備用容量以平衡風(fēng)電功率的波動(dòng)；而當(dāng)風(fēng)電功率可以預(yù)測(cè)并且有足夠的精度時(shí)，將風(fēng)電功率作為負(fù)的負(fù)荷疊加到負(fù)荷預(yù)測(cè)曲線上，就可以像傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)調(diào)度方式一樣根據(jù)預(yù)測(cè)的負(fù)荷與風(fēng)電功率安排常規(guī)機(jī)組的發(fā)電計(jì)劃，從而優(yōu)化發(fā)電機(jī)組的開(kāi)機(jī)組合，降低整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的費(fèi)用。文獻(xiàn)[6]提出了火電機(jī)組名義環(huán)境補(bǔ)償成本，同時(shí)考慮了風(fēng)電備用容量補(bǔ)償成本，建立了電力市場(chǎng)環(huán)境下含風(fēng)電機(jī)組的環(huán)境經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型。為了降低風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的影響及對(duì)備用容量的要求，進(jìn)行風(fēng)電功率預(yù)測(cè)是十分必要和迫切的。文獻(xiàn)[7]采用小波分析和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的方法對(duì)風(fēng)力發(fā)電功率短期預(yù)測(cè)進(jìn)行研究，通過(guò)小波變換將信號(hào)分解為不同頻段的子序列，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)各子序列分別建模預(yù)測(cè)，最后將預(yù)測(cè)結(jié)果疊加。文獻(xiàn)[8]建立了風(fēng)電功率預(yù)測(cè)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，分析了實(shí)測(cè)功率數(shù)據(jù)、不同高度的大氣數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的影響，建立了基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的誤差帶預(yù)測(cè)模型，實(shí)現(xiàn)了誤差帶預(yù)測(cè)。

2.3 風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響

風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)運(yùn)行會(huì)在一定程度上影響電能質(zhì)量。主要包括電壓、頻率、諧波、電壓波動(dòng)和閃變以及電壓暫降等幾個(gè)方面，其影響程度與風(fēng)電機(jī)組的類(lèi)型、控制方式、風(fēng)電場(chǎng)布置、所接入系統(tǒng)的短路容量以及線路參數(shù)等諸多因素有關(guān)。隨著風(fēng)電場(chǎng)的容量越來(lái)越大，這種影響也越來(lái)越大。文獻(xiàn)[9]從不同方面介紹了風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電能質(zhì)量的影響。文獻(xiàn)[10]對(duì)幾種并網(wǎng)技術(shù)所帶來(lái)的電能質(zhì)量問(wèn)題的控制策略進(jìn)行了總結(jié)。

（1）頻率。風(fēng)電場(chǎng)與常規(guī)電源的最大區(qū)別在于其輸出功率的間歇性，間歇性波動(dòng)的風(fēng)電功率使風(fēng)電場(chǎng)所接入系統(tǒng)的潮流經(jīng)常處于一種重新分配的過(guò)程，除影響電壓外，也在一定程度上影響系統(tǒng)的頻率。對(duì)一個(gè)地區(qū)，如果風(fēng)力發(fā)電容量超過(guò)地區(qū)總裝機(jī)容量的某一比例，就有必要采取措施，增加調(diào)頻容量。文獻(xiàn)[11]提出了一種用飛輪輔助風(fēng)力發(fā)電的方案，研究了風(fēng)力發(fā)電—飛輪系統(tǒng)功率和頻率綜合控制方法，建立了相應(yīng)的Simulink仿真模型，用實(shí)際風(fēng)速對(duì)飛輪平穩(wěn)風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出功率波動(dòng)、參與電網(wǎng)頻率控制進(jìn)行了仿真。結(jié)果表明，在飛輪輔助下，風(fēng)力發(fā)電—飛輪系統(tǒng)可以按要求輸出平穩(wěn)的功率，并且可以像傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組一樣參與電網(wǎng)頻率控制。

（2）無(wú)功電壓。電壓偏差問(wèn)題屬于電網(wǎng)的穩(wěn)態(tài)問(wèn)題。大幅度波動(dòng)的風(fēng)速引起風(fēng)電機(jī)組出力波動(dòng)較大，所以風(fēng)電功率的波動(dòng)導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)某些節(jié)點(diǎn)電壓偏差超出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的限值。這種情況下可以采取在風(fēng)電場(chǎng)裝設(shè)一定的無(wú)功補(bǔ)償裝置或切除部分風(fēng)電機(jī)組等措施，來(lái)改善電壓水平或使注入電網(wǎng)的風(fēng)電功率減少，進(jìn)而減緩風(fēng)電注入對(duì)系統(tǒng)的影響。另外，加強(qiáng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、采用具有電壓無(wú)功控制能力的雙饋?zhàn)兯亠L(fēng)電機(jī)組，都可以更好地改善風(fēng)電接入地區(qū)電網(wǎng)的電壓水平與電壓穩(wěn)定性。實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，在風(fēng)電功率波動(dòng)大、無(wú)功需求量大且變化相對(duì)較快時(shí)，單依靠電容器組快速投切不能滿(mǎn)足控制的要求，這時(shí)就需要在風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)安裝能夠在風(fēng)速波動(dòng)時(shí)提供快速的無(wú)功支撐，有利于電網(wǎng)和風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功電壓調(diào)節(jié)的動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置。文獻(xiàn)[12，13]對(duì)無(wú)功控制的方法進(jìn)行了研究。

（3）諧波。不論何種類(lèi)型的風(fēng)電機(jī)組，發(fā)電機(jī)本身產(chǎn)生的諧波是可以忽略的，諧波電流的真正來(lái)源是風(fēng)電機(jī)組中的電力電子元件，諧波干擾的程度取決于變流裝置以及濾波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)狀況，而且與電網(wǎng)的短路容量以及機(jī)組的輸出功率有關(guān)，即與風(fēng)速大小相關(guān)。對(duì)于固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組，在持續(xù)運(yùn)行過(guò)程中沒(méi)有電力電子元件的參與，幾乎不會(huì)產(chǎn)生諧波電流。實(shí)際需要考慮諧波干擾的是變速恒頻風(fēng)電機(jī)組，就是因?yàn)檫\(yùn)行過(guò)程中變速恒頻風(fēng)電機(jī)組的變流器始終處于工作狀態(tài)。運(yùn)用PWM開(kāi)關(guān)變流器和合理設(shè)計(jì)的濾波器可以使諧波畸變最小化。文獻(xiàn)[14]利用小波變換對(duì)電網(wǎng)諧波進(jìn)行研究，仿真結(jié)果表明該方法可以實(shí)現(xiàn)有源電力濾波器的諧波檢測(cè)環(huán)節(jié)對(duì)電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和時(shí)變諧波電流進(jìn)行檢測(cè)的功能。

（4）電壓波動(dòng)和閃變。風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行引起的電壓波動(dòng)及閃變，源于波動(dòng)的功率輸出。由風(fēng)速動(dòng)力特性誘發(fā)的有功功率波動(dòng)取決于當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)況和湍流強(qiáng)度，頻率不定；與此不同，風(fēng)電機(jī)組輸出功率的波動(dòng)主要由風(fēng)速快變、塔影效應(yīng)、風(fēng)剪切、偏航誤差等因素引起，其波動(dòng)頻率與風(fēng)力機(jī)的轉(zhuǎn)速有關(guān)。固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組引起的閃變問(wèn)題相對(duì)較為嚴(yán)重，某些情況下已經(jīng)成為制約風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的關(guān)鍵因素。通常情況下，變速風(fēng)電機(jī)組引起的閃變強(qiáng)度只相當(dāng)于固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組的0.25%。文獻(xiàn)[15]對(duì)IEC閃變儀進(jìn)行了仿真，并增加校正環(huán)節(jié)對(duì)閃變測(cè)試系統(tǒng)在低頻段的輸出進(jìn)行了校正。結(jié)果表明校正后的系統(tǒng)在低頻段具有較高的精度，能夠滿(mǎn)足風(fēng)電并網(wǎng)引起的閃變的測(cè)試要求。

（5）電壓暫降。風(fēng)電并網(wǎng)帶來(lái)的電壓暫降通常是由風(fēng)電機(jī)組的突然啟動(dòng)引起的，以感應(yīng)電機(jī)作發(fā)電機(jī)的固定轉(zhuǎn)速風(fēng)電機(jī)組投入運(yùn)行時(shí)引起的電壓暫降較為嚴(yán)重。為了減小風(fēng)電機(jī)組投入操作引起的電壓暫降，可以通過(guò)風(fēng)電場(chǎng)中心管理系統(tǒng)來(lái)控制風(fēng)電機(jī)組啟動(dòng)時(shí)的電壓和出力，避免同時(shí)投入多臺(tái)機(jī)組。這種控制思想適用于所有類(lèi)型風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)。

文獻(xiàn)[16]提出了一種求取含風(fēng)電場(chǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定裕度概率分布的算法。該算法在計(jì)算電壓穩(wěn)定裕度與風(fēng)速之間的靈敏度矩陣的基礎(chǔ)上，求取各風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)速分布的中心距以及各階半不變量，利用Gram-Charlier級(jí)數(shù)反變換得到電壓穩(wěn)定裕度的概率分布。

2.4 風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)其他方面的影響

（1）對(duì)網(wǎng)損的影響。風(fēng)力發(fā)電影響系統(tǒng)的潮流分布，又因?yàn)殡娋W(wǎng)的損耗主要取決于系統(tǒng)的潮流，因此風(fēng)力發(fā)電的接入必將影響到電網(wǎng)的損耗。風(fēng)電并網(wǎng)可能增大也可能減小系統(tǒng)網(wǎng)損，這取決于風(fēng)力發(fā)電在系統(tǒng)中的位置、容量與負(fù)荷量的相對(duì)大小以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素。

（2）對(duì)繼電保護(hù)的影響。風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)線路保護(hù)靈敏度和保護(hù)范圍也會(huì)產(chǎn)生影響。如果一個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)接在距線路末端X處，當(dāng)線路末端發(fā)生短路故障后，它將向故障點(diǎn)送出短路電流，減小了線路保護(hù)K檢測(cè)到的故障電流值，從而降低了保護(hù)K的靈敏度。如圖1所示。

圖1 本線路故障時(shí)風(fēng)力發(fā)電對(duì)保護(hù)的影響

在線路的某些位置，速斷保護(hù)根本無(wú)法啟動(dòng)，形成速斷保護(hù)死區(qū)，使線路故障不能及時(shí)切除。若風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)點(diǎn)位于速斷保護(hù)死區(qū)，在不改變保護(hù)系統(tǒng)的情況下，只能由后備過(guò)流保護(hù)動(dòng)作切除故障，增加了故障對(duì)電網(wǎng)的影響。若調(diào)減速斷保護(hù)整定值，則可能造成速斷、過(guò)流保護(hù)和其他控制裝置之間無(wú)法協(xié)調(diào)，導(dǎo)致保護(hù)誤動(dòng)作。文獻(xiàn)[17]以一個(gè)實(shí)例探討風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)后系統(tǒng)繼電保護(hù)配置的原則。風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)，系統(tǒng)繼電保護(hù)的配置應(yīng)根據(jù)所接入系統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，接入風(fēng)電場(chǎng)的規(guī)模，通過(guò)細(xì)致的計(jì)算分析來(lái)決定。

文獻(xiàn)[18]仿真模擬了輸電線路發(fā)生三相接地故障時(shí)風(fēng)電場(chǎng)的短路電流，與沒(méi)有風(fēng)電場(chǎng)時(shí)輸電線路發(fā)生三相短路相對(duì)比，分析了風(fēng)電場(chǎng)接入后保護(hù)的動(dòng)作行為，指出了應(yīng)改變相應(yīng)繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置的配置以提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）近年來(lái)，雖然我國(guó)風(fēng)電發(fā)展迅速，但是風(fēng)力發(fā)電量占總發(fā)電量的比例仍然很小。應(yīng)投入更多的精力來(lái)研究和發(fā)展大規(guī)模并網(wǎng)型風(fēng)電場(chǎng)，以滿(mǎn)足經(jīng)濟(jì)發(fā)展和改善環(huán)境的需要。

（2）風(fēng)電并網(wǎng)給系統(tǒng)帶來(lái)很多問(wèn)題，對(duì)電網(wǎng)規(guī)劃、運(yùn)行、保護(hù)等各方面提出了新的要求。應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)，不斷開(kāi)發(fā)新型的電力電子元件，最大限度地降低風(fēng)電并網(wǎng)給系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響。

（3）優(yōu)化電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、采用無(wú)功補(bǔ)償裝置、完善對(duì)風(fēng)電接入點(diǎn)的監(jiān)測(cè)都是改善風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行狀況的有效措施。

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