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        論風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響

        2016-03-07 09:38:59張國慨
        中國市場 2016年6期
        關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng)新能源

        張國慨

        [摘 要]在社會進(jìn)步和發(fā)展的同時,自然環(huán)境持續(xù)惡化,嚴(yán)重威脅到人類的生存和發(fā)展。為了謀求更長遠(yuǎn)的發(fā)展,人類迫切需要開發(fā)新型能源,來支持人類社會建設(shè)和發(fā)展。就當(dāng)前新能源開發(fā)現(xiàn)狀而言,風(fēng)能應(yīng)用較為廣泛,它以其獨(dú)特的優(yōu)勢,成為當(dāng)前最具發(fā)展前景的新能源之一。但是由于風(fēng)能自身有著較大的局限性,其間歇性和隨機(jī)性特點致使這種新能源無法廣泛應(yīng)用,也無法提供大量的電能。文章主要針對風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響進(jìn)行分析,結(jié)合實際情況,就其中存在的問題,提出合理的改善措施。

        [關(guān)鍵詞]風(fēng)電并網(wǎng);電力系統(tǒng);安全穩(wěn)定;新能源

        [DOI]10. 13939/j. cnki. zgsc. 2016. 06. 068

        風(fēng)能是一種新型的清潔能源,能夠最大程度降低對自然環(huán)境的污染,但是由于風(fēng)能自身有著較為突出的間歇性和隨機(jī)性特點,致使風(fēng)能發(fā)電同傳統(tǒng)發(fā)電廠動力發(fā)電存在明顯的差異?;诖?,風(fēng)能發(fā)電擁有傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組所不具備的特性,并網(wǎng)建設(shè)后在一定程度上將會對電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生影響。但就當(dāng)前風(fēng)電場建設(shè)現(xiàn)狀而言,自身規(guī)模較小,以至于并網(wǎng)后產(chǎn)生的影響并不突出,隨著風(fēng)電場規(guī)模的擴(kuò)大,風(fēng)電并網(wǎng)對電網(wǎng)系統(tǒng)的影響必然隨之?dāng)U大。由此看來,加強(qiáng)風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響研究,是十分有必要的。

        1 對電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊

        就當(dāng)前我國風(fēng)力發(fā)電建設(shè)現(xiàn)狀而言,總體規(guī)模和容量較小,風(fēng)電場多采用異步發(fā)電機(jī),這種發(fā)電裝置沒有獨(dú)立的電磁裝置,只能借助電網(wǎng)系統(tǒng)建立磁場,如果風(fēng)電機(jī)組直接并網(wǎng),可能在并網(wǎng)時產(chǎn)生較大的電壓沖擊,形成沖擊電流。這一沖擊電流同電網(wǎng)系統(tǒng)電壓息息相關(guān),如果風(fēng)電場規(guī)模和容量不足,那么該沖擊電流并不會影響到電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)行,但如果風(fēng)電場容量和規(guī)模逐漸擴(kuò)大,那么在并網(wǎng)時產(chǎn)生的沖擊電流將直接影響到電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)行,導(dǎo)致電壓驟降,不利于電網(wǎng)系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行。[1]

        異步風(fēng)電機(jī)組在工作過程中,會吸收電網(wǎng)系統(tǒng)大量無功功率,來建立自己的磁場,如果并網(wǎng)時產(chǎn)生的沖擊電流是電網(wǎng)系統(tǒng)額定電流的6~8倍,則會導(dǎo)致電壓直接下降到一個低水平,造成電網(wǎng)系統(tǒng)其他設(shè)備的故障,甚至?xí)斐刹⒕W(wǎng)失敗,破壞電網(wǎng)系統(tǒng)整體運(yùn)行的穩(wěn)定性。所以在并網(wǎng)后,應(yīng)加強(qiáng)無功補(bǔ)償設(shè)備的資金投入力度,保證電網(wǎng)系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn),但同樣,風(fēng)電機(jī)組脫離電網(wǎng)系統(tǒng)同樣會造成電壓的瞬間升高,嚴(yán)重情況下超過正常電壓的1/10。

        2 對電壓穩(wěn)定的影響

        就我國并網(wǎng)實際建設(shè)取得的成效來看,風(fēng)電場并網(wǎng)對電網(wǎng)系統(tǒng)的主要影響在于電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。就電力系統(tǒng)總體而言,無功功率是當(dāng)前影響電網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的關(guān)鍵性因素,并網(wǎng)后風(fēng)電場從電網(wǎng)中吸收無功功率,建立自己的磁場,可以看作是一個無功負(fù)荷,一旦風(fēng)電機(jī)組裝速過快,吸收的無功功率就會持續(xù)增加,而轉(zhuǎn)速降低時,相應(yīng)的吸收無功功率減小。[2]究其根本,發(fā)生這種現(xiàn)象的主要原因是因為風(fēng)力自身的特性,波動性較強(qiáng),直接影響電壓穩(wěn)定。此外,如果風(fēng)電機(jī)組電壓下降,無功補(bǔ)償下降,致使風(fēng)電機(jī)組需要吸收更多的無功,那么電壓將持續(xù)下降。

        由于風(fēng)電場并網(wǎng)后直接接入到電網(wǎng)系統(tǒng)的末端,但也有的風(fēng)電場直接接入到配電網(wǎng),可能會導(dǎo)致配電網(wǎng)電流流動方向以及規(guī)律改變。如果電網(wǎng)系統(tǒng)電流方向發(fā)生逆轉(zhuǎn),可能會引發(fā)繼電保護(hù)裝置的啟動,加之電網(wǎng)注入功率增加,嚴(yán)重情況下會造成電網(wǎng)電壓以及功率超出安全標(biāo)準(zhǔn),電壓驟降或提升,致使電網(wǎng)系統(tǒng)崩潰。

        3 對電能質(zhì)量的影響

        風(fēng)電場無功功率輸出波動性較大,將直接影響到電網(wǎng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定以及電能輸出質(zhì)量,就風(fēng)電場對電網(wǎng)系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響有兩個方面。其一,降低風(fēng)電場并網(wǎng)瞬間對電網(wǎng)系統(tǒng)的沖擊,可以采取軟啟動方式,需要加強(qiáng)軟啟動相關(guān)設(shè)備的管理,晶閘管運(yùn)行故障可能會產(chǎn)生次諧波;其二,風(fēng)電場并網(wǎng)瞬間如果電流持續(xù)變換,會加劇換流器的運(yùn)行負(fù)荷,產(chǎn)生大量諧波,促使風(fēng)電場吸收更多的無功功率,造成電網(wǎng)系統(tǒng)電壓降低。[3]

        4 對繼電保護(hù)裝置的影響

        我國傳統(tǒng)電網(wǎng)主要采用電力分配系統(tǒng),將產(chǎn)生的電能借由電力系統(tǒng)傳輸?shù)礁鱾€負(fù)荷,保持單向傳輸,但是風(fēng)電場并網(wǎng)后,將改變傳統(tǒng)電能傳輸方式,實現(xiàn)雙向傳輸。為了防止風(fēng)電機(jī)組投產(chǎn)對自身設(shè)備造成損壞,對電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定產(chǎn)生沖擊,應(yīng)保持風(fēng)電機(jī)組電動機(jī)狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn),降低系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)負(fù)荷。如果有較大的風(fēng)電場并入電網(wǎng)系統(tǒng),電網(wǎng)系統(tǒng)需要重新評估短路電流大小,檢測短路容量,確保短路容量在并網(wǎng)后仍然能在斷路器承受范圍內(nèi),規(guī)避短路電流出現(xiàn)而無法解決的問題。

        5 結(jié) 論

        綜上所述,近年來,我國在風(fēng)力發(fā)電方面投入了大量的人力、物力和財力,在實際建設(shè)中取得了一定成績,但是從總體上來看,風(fēng)力發(fā)電量占總發(fā)電量比例仍然較小,尚未趕上發(fā)達(dá)國家風(fēng)力發(fā)電水平。由此,就其中存在的問題,應(yīng)繼續(xù)加大資金投入和科研力度,從而滿足人類社會持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略需求。

        參考文獻(xiàn):

        [1]汪寧渤,馬彥宏,王建東. 大規(guī)模風(fēng)電集中并網(wǎng)對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的影響[J].電力建設(shè),2011(11):77-80.

        [2]盧煥麗,康積濤,羅強(qiáng). 風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定的分岔影響[J].中國電力,2014(1):75-80.

        [3]楊家然,羅曉芬. 淺談大規(guī)模風(fēng)電接入對電力系統(tǒng)的影響[J].電氣開關(guān),2013(4):11-14.

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