梁振飛

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，新型能源的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，大型風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)越來(lái)越多，因此加強(qiáng)對(duì)大型風(fēng)電場(chǎng)的研究在新能源的運(yùn)用有重要的作用，本文通過(guò)對(duì)大型風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)分析和實(shí)踐進(jìn)行探討，對(duì)各種因素對(duì)大型風(fēng)電場(chǎng)的影響、采用的技術(shù)方案和經(jīng)濟(jì)效益情況進(jìn)行分析，為風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)的穩(wěn)定與用電安全提出一些自己的建議與思考。

關(guān)鍵詞：大型風(fēng)電場(chǎng)；影響；穩(wěn)定性；經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)

1 大型風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的影響

1.1 潮流變化對(duì)電網(wǎng)的影響

“風(fēng)電作為優(yōu)質(zhì)化的電力，為人民生產(chǎn)生活和企業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了可再生的能源。隨著風(fēng)電規(guī)?；陌l(fā)展，逐漸成為我國(guó)的三大能源之一，推動(dòng)著電力企業(yè)和電網(wǎng)的不斷發(fā)展。風(fēng)電的特征是我們應(yīng)當(dāng)要了解認(rèn)識(shí)的。主要原因在于風(fēng)能具有不可控性，它是隨著季節(jié)和風(fēng)能的變化而變化的，風(fēng)電功率在晝夜間的不斷變化影響著電網(wǎng)潮流，影響著電網(wǎng)備用電容量以及上網(wǎng)聯(lián)絡(luò)線潮流的穩(wěn)定。通過(guò)相關(guān)專家分析，獨(dú)立電網(wǎng)中，依據(jù)電網(wǎng)備用容量以及架構(gòu)裝機(jī)容量，風(fēng)電占到總裝機(jī)容量的10%～20%之間?！?/p>

1.2 無(wú)功率的波動(dòng)對(duì)電網(wǎng)電壓的影響

風(fēng)電網(wǎng)的無(wú)功電壓作為重要的參數(shù)，在電網(wǎng)中的影響較大。由于風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)速變化不定，且具有季節(jié)性，風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電受風(fēng)速影響較大，電網(wǎng)的無(wú)功、有功很難做到平衡調(diào)度，電能的質(zhì)量難以做到保證，同時(shí)也會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓帶來(lái)一些問(wèn)題，比如電壓波動(dòng)、閃變、頻率偏差、諧波等問(wèn)題。

風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量的接入點(diǎn)的不同對(duì)電網(wǎng)的影響是不同的，對(duì)系統(tǒng)影響大的一般是短路容量下的接入點(diǎn)。因此，分析風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響不能單單從風(fēng)電網(wǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)進(jìn)行分析，還需要從風(fēng)電網(wǎng)的波動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行分析，在風(fēng)電網(wǎng)的穩(wěn)定狀態(tài)下，分析風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算、運(yùn)行方式、工作原理、數(shù)學(xué)模型、尾流效應(yīng)，不能把風(fēng)電場(chǎng)高壓母線簡(jiǎn)單的看成是PU節(jié)點(diǎn)或者是PQ 節(jié)點(diǎn)。要求風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)有較高的有功或無(wú)功的平衡水平。同時(shí)還要分析電壓穩(wěn)定性與風(fēng)電場(chǎng)無(wú)耗的影響。

1.3 風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響

一般來(lái)說(shuō)風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電技術(shù)和常規(guī)同步的發(fā)電機(jī)不同，風(fēng)電機(jī)組的類型一般分為普通的異步發(fā)電機(jī)和變速的風(fēng)電機(jī)，其中變速風(fēng)電機(jī)采用的是雙饋感應(yīng)技術(shù)。風(fēng)電機(jī)組當(dāng)遇到電網(wǎng)故障時(shí)，暫態(tài)特征表現(xiàn)為：大規(guī)模的風(fēng)電與電網(wǎng)相接后，會(huì)改變電網(wǎng)的潮流分布、電網(wǎng)系統(tǒng)的慣量以及電網(wǎng)線路的傳輸功率。由此來(lái)看，大規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)與電網(wǎng)相接后，會(huì)對(duì)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定造成一定影響。

“風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組的不同特性，對(duì)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性也造成不同的影響，從普通的異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)電場(chǎng)來(lái)看，電網(wǎng)需要在機(jī)端增補(bǔ)電容器來(lái)彌補(bǔ)電壓不能調(diào)整的缺陷，一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障，將不利于電壓的穩(wěn)定，通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組的功角暫態(tài)穩(wěn)定性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)和常規(guī)的同步電機(jī)存在不同之處。此外，觀察雙饋式風(fēng)機(jī)發(fā)現(xiàn)，電壓雖然能被順利調(diào)整，但由于缺乏相應(yīng)的強(qiáng)勵(lì)功能，造成對(duì)電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定效果不明顯?！?/p>

2 技術(shù)方案和實(shí)踐探討

2.1 風(fēng)電場(chǎng)電力接入使用的技術(shù)方案

（1）依據(jù)某電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃以及電廠構(gòu)架，采取多點(diǎn)接入、分類實(shí)施的方案，在每個(gè)電力上網(wǎng)接入點(diǎn)設(shè)定為10萬(wàn)～20萬(wàn)kW，鑒于110kV電網(wǎng)和220kV電網(wǎng)構(gòu)架穩(wěn)定性較強(qiáng)，對(duì)于上網(wǎng)輸送電力較為便利。應(yīng)按照就近原則進(jìn)行負(fù)荷中樞變電站的接入，首先對(duì)當(dāng)?shù)刎?fù)荷進(jìn)行消化，避免出現(xiàn)向上一級(jí)電壓網(wǎng)架進(jìn)行輸送電力的情況，保證接入點(diǎn)的潮流避免倒送，防止出現(xiàn)潮流發(fā)生大的變化。因此在不同的110kV和220kV的變電站接入。

（2）采用雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)，比如目前在運(yùn)行以及正在建設(shè)的344臺(tái)風(fēng)機(jī)都是采用了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)。

（3）采用升壓節(jié)能式的變壓器，比如使用可有載調(diào)壓，以便削弱對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)的不良影響。

（4）根據(jù)風(fēng)電季節(jié)性特征，保證主變?nèi)萘亢侠砥ヅ?，以便管理和運(yùn)營(yíng)，比如當(dāng)接入10萬(wàn)kW的負(fù)荷時(shí)，主變會(huì)選擇兩臺(tái)2×5萬(wàn)kV或者2×6.3萬(wàn)kV，當(dāng)?shù)斤L(fēng)小的季節(jié)時(shí)，可停下一臺(tái)，以便減少空載的損耗。

2.2 風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的電網(wǎng)安全等級(jí)情況

（1）風(fēng)機(jī)箱變選擇使用6.9/35kV S11型的歐式箱變，這種箱變是具備節(jié)能優(yōu)點(diǎn)。

（2）對(duì)于35kV的箱變高壓側(cè)，選擇使用具備遠(yuǎn)程控制特征的負(fù)荷開(kāi)關(guān)以及斷路器，遠(yuǎn)程控制的特征使得操作更加的快捷、方便。

（3）35kV選擇過(guò)補(bǔ)償?shù)男‰娏鹘拥叵到y(tǒng)，這種系統(tǒng)存在消弧線圈。例如35kV、110kV的主變，加接地變由消弧線圈中心點(diǎn)接地，較小的電容電流采用消弧柜，以防單機(jī)接地出現(xiàn)振過(guò)電壓的情況。

（4）添加無(wú)功率補(bǔ)償?shù)脑O(shè)備，在箱變防雷上添加浪涌保護(hù)，通過(guò)使用較為先進(jìn)的設(shè)備，充分提高了風(fēng)電場(chǎng)順利運(yùn)行的水平。

3 已投入運(yùn)營(yíng)的風(fēng)電場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益情況

威海風(fēng)電場(chǎng)作為首個(gè)國(guó)產(chǎn)的兆瓦級(jí)示范化的風(fēng)電場(chǎng)，經(jīng)過(guò)國(guó)家發(fā)改委的批準(zhǔn)，選擇使用了大連重工風(fēng)電機(jī)組，通過(guò)華能集團(tuán)建設(shè)成立。目前該風(fēng)電場(chǎng)的國(guó)產(chǎn)化率已經(jīng)達(dá)到了70%。

威海風(fēng)電場(chǎng)的二期項(xiàng)目投入之后，該風(fēng)電場(chǎng)的總裝機(jī)容量大約在6.9萬(wàn)kW，成為當(dāng)前山東省具備最大裝機(jī)容量的風(fēng)電場(chǎng)。威海風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行，每年能夠節(jié)約大概48976t的標(biāo)準(zhǔn)煤，二氧化碳的減排量達(dá)到104512t，一氧化碳的減排量為11.29t，灰渣減排量為11711t，二氧化硫減排量為783t。當(dāng)年投產(chǎn)后能夠確保當(dāng)年就能盈利。目前威海風(fēng)電場(chǎng)連續(xù)兩年之內(nèi)都產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)束語(yǔ)

研究大型風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)，通過(guò)分析比較多種風(fēng)電機(jī)組設(shè)備對(duì)電壓穩(wěn)定性的影響，為電廠設(shè)計(jì)接入技術(shù)方案，提高風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部電網(wǎng)安全等級(jí)，積極探索新能源的開(kāi)發(fā)和利用。

參考文獻(xiàn)

[1]許洪亮.關(guān)于大型風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)營(yíng)分析和實(shí)踐的探討[J].中國(guó)科技縱橫，2015，（2）：184-185.

[2]林霞.大型風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)影響分析及其應(yīng)用研究[D].太原理工大學(xué)，2006.