尹剛志 王晨光 孟繁榮

【摘要】風電作為一種重要的新能源，若能實現(xiàn)大規(guī)模利用對于解決當前全球性的能源危機有著重要意義。風電本身的波動性和間隙性給風電并網(wǎng)帶來了很大的難度，本文將深入探究風電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響，旨在為同行進一步解決風電的合理并網(wǎng)問題提供一個有益的參考。

【關(guān)鍵詞】風電并網(wǎng);風電特性;電力系統(tǒng)穩(wěn)定性

引言

保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性是電能生產(chǎn)、運輸和利用的基本要求。風電作為一種新型能源，可控性較差，其本身的很多特性具有高度的隨機性，因此，風電的大規(guī)模并網(wǎng)會對電力系統(tǒng)的安全運行產(chǎn)生很大的影響[1]，風電并網(wǎng)已經(jīng)成為制約風電發(fā)展的重要因素。

1.風電特性

風電特性是研究風電并網(wǎng)的基礎(chǔ)。風電特性主要包括波動性和間歇性。波動性，又稱脈動性，是指風電功率在時間尺度上具有沿某條均線不斷上下跳變的特性，其特性可以通過波動幅值和波動頻率表征。間歇性是指風電功率在時間尺度上具有不連續(xù)性。風電的這兩個特性具有高度的隨機性，從而是風電的可控性較差。風電功率的這些特性是由風力本身決定的，如風速，風向等。

2.風電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響

風電并網(wǎng)會使風電場對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生很大的影響。本文認為其主要影響包括以下幾個方面：

（1）對電壓穩(wěn)定的影響

由于風電功率具有波動性和間歇性，進而會導(dǎo)致電壓出現(xiàn)波動和閃變。文獻[2]詳細研究了風電功率的間歇性對電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性的影響，指出保證電壓穩(wěn)定性的關(guān)鍵問題是對風力發(fā)電機組的速度增量進行有效控制，對電壓穩(wěn)定性影響最大的區(qū)域分布在風電場及其附近的節(jié)點區(qū)域。

（2）對頻率穩(wěn)定的影響

風電的發(fā)電功率不穩(wěn)定，具有間歇性和波動性，從而使其發(fā)電量也不穩(wěn)定，輸出功率不是恒定值。風速發(fā)生變化時其輸出有功功率就會波動，進而導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)的有功也發(fā)生變化，有功會影響電網(wǎng)的頻率。如果一個地區(qū)的風電所占份額過大，某一時刻有功頻率變動過大將會導(dǎo)致頻率崩潰，甚至?xí)沟谜麄€電網(wǎng)癱瘓。

（3）對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

風電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響與風機和電網(wǎng)的運行方式以及電網(wǎng)的拓撲結(jié)構(gòu)等因素都相關(guān)。文獻[3]采用EEAC理論，對FSIG，DFIG對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響開展了較為深入的研究。研究結(jié)果表明，大規(guī)模的風電并網(wǎng)會改變電力系統(tǒng)的潮流分布，電力系統(tǒng)的暫態(tài)特性確實發(fā)生了變化，可能會降低系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，也可能會對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性有所改善。風電接入的電壓等級越高，風電的滲透率越大，其對電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響就越明顯。

（4）對電力系統(tǒng)充裕性的影響

電力系統(tǒng)充裕性是指電力系統(tǒng)在穩(wěn)定運行時，系統(tǒng)元件額定容量、母線電壓和系統(tǒng)頻率都應(yīng)維持在允許范圍內(nèi)，滿足用戶需求功率和電量的能力。由于風電具有間隙性和波動性等隨機性特征，因此在其出力水平的預(yù)測上也帶了難度。傳統(tǒng)的充裕性評估方法需要進一步改善才能滿足需要。文獻[4]研究了季節(jié)性風速變化對電力系統(tǒng)發(fā)電和輸電充裕性影響。

3.結(jié)束語

風電作為一種新型能源雖然在一定程度上解決了能源枯竭的問題，但風電并網(wǎng)依然有很多技術(shù)難題需要公關(guān)，對電力系統(tǒng)的規(guī)劃和穩(wěn)定運行提出了新的要求。

參考文獻

[1]石一輝，張毅威，閔勇，等.并網(wǎng)運行風電場有功功率控制研究綜述[J].中國電力，2010，43（6）：10-14.

[2]Maser I S，Garba A，Anaya-Lara O，et al.Voltage stability of transmission network with different penetration levels of wind generation.45th International Universities Power Engineering Conference，August 31-September 3，2010，Cardiff;U.K.：1-5.

[3]Yu Chen，Xue Yusheng，James G，et al.Impacts of large scale wind power on power system transient stability.Fourth International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies，July 6-9，2011，Weihai，China：1-7.

[4]GAO Y，Billinton R，Karki R.Composite generation and transmission system adequacy assessment considering wind energy seasonal characteristics.IEEE Power&Energy Society General Meeting，July 26-30，2009，Calgary，Canada：1-7.