陳勇軍

內(nèi)蒙古中廣核風(fēng)力發(fā)電有限公司

風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響研究

陳勇軍

內(nèi)蒙古中廣核風(fēng)力發(fā)電有限公司

目前，在國(guó)內(nèi)的各種新能源的開(kāi)發(fā)利用方面，風(fēng)能發(fā)電的優(yōu)勢(shì)進(jìn)一步彰顯。首先由于風(fēng)能發(fā)電在技術(shù)上得到長(zhǎng)足發(fā)展，效率大大提高，從而使得風(fēng)能利用的成本不斷降低，經(jīng)濟(jì)效益凸顯。其次，在環(huán)境保護(hù)方面，風(fēng)能是清潔無(wú)污染的能源，在發(fā)電過(guò)程中不會(huì)對(duì)周?chē)淖匀画h(huán)境產(chǎn)生較大的影響，環(huán)保效益顯著。但是，在實(shí)際的運(yùn)用過(guò)程中，大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電與國(guó)家電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行仍然存在很多技術(shù)問(wèn)題，需要進(jìn)一步研究。本文主要就是從大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響研究，尋找解決問(wèn)題的有效措施。

風(fēng)力發(fā)電；電網(wǎng)；影響

隨著風(fēng)電電源的規(guī)模在全網(wǎng)容量的比例上相對(duì)大幅度的提高，造成在電網(wǎng)運(yùn)行中常規(guī)電源，削弱了控制和調(diào)整的能力，而風(fēng)電電源在調(diào)壓任務(wù)﹑實(shí)施系統(tǒng)調(diào)配與控制系統(tǒng)功率震蕩等工作上，非常難和常規(guī)電源相持平，所以造成在電網(wǎng)運(yùn)行中風(fēng)力發(fā)電就相對(duì)容易形成很多問(wèn)題。所以我們有必要認(rèn)識(shí)風(fēng)力發(fā)電對(duì)電網(wǎng)的影響，研究有效的應(yīng)對(duì)方法，維護(hù)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

1 風(fēng)力發(fā)電的意義及其特點(diǎn)

在風(fēng)力發(fā)電中，風(fēng)能是一種較為豐富且可再生的能源，在很早的時(shí)候，中國(guó)人就造出了風(fēng)車(chē)，并運(yùn)用風(fēng)力來(lái)進(jìn)行抽水磨面，在國(guó)外也有類(lèi)似的運(yùn)用風(fēng)能的經(jīng)驗(yàn)?，F(xiàn)在，隨著科學(xué)科技的不斷進(jìn)步，風(fēng)能被挖掘出很多新的功能，但是它還存在很多的可開(kāi)發(fā)利用之處，因而運(yùn)用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電也就自然而然地得到大家的注重，風(fēng)力發(fā)電也就逐步形成獨(dú)特的發(fā)電體系。在傳統(tǒng)的發(fā)電中，人們一般都是運(yùn)用煤炭和相關(guān)資源，產(chǎn)生了大量的環(huán)境污染，與生態(tài)環(huán)保的理念截然相反。因而運(yùn)用風(fēng)能進(jìn)行發(fā)電，可以非常好地處理對(duì)環(huán)境造成污染的問(wèn)題，緊跟著科學(xué)科技的不斷創(chuàng)新，風(fēng)能發(fā)電的消耗也在不斷的下降，發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益反而在不斷的提高，所以必須合理地利用風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電。

2 風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的影響

2.1 電力電量平衡

因?yàn)椴淮_定性的風(fēng)電，造成日電力電量平衡與電源安排特別困難，隨著增加的風(fēng)電容量，這些問(wèn)題將愈來(lái)愈明顯。在風(fēng)電預(yù)測(cè)正確率相對(duì)低的狀況下，假如風(fēng)電功率思考太高也許會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)備用不足，假如思考太低又也許會(huì)增加別的常規(guī)火電機(jī)組深度調(diào)峰容量，甚至造成被迫啟?；痣姍C(jī)組調(diào)峰，從而帶來(lái)火電機(jī)組大幅度上升煤耗指標(biāo)。

2.2 對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)，通常位于電網(wǎng)的末端，這就導(dǎo)致在向電網(wǎng)輸電的過(guò)程中產(chǎn)生逆向的電流流向和潮流分布的改變，這是之前沒(méi)有考慮和遇到的問(wèn)題，所導(dǎo)致的結(jié)果就是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)于周?chē)木植侩娬净蚓€(xiàn)路施加相當(dāng)大的壓力，有可能導(dǎo)致輸電線(xiàn)路的崩潰。同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組向電網(wǎng)發(fā)電，由于是異步發(fā)電機(jī)組的功率輸出，就會(huì)相應(yīng)地從國(guó)家電網(wǎng)吸收無(wú)功功率，為了有效補(bǔ)償發(fā)電機(jī)組的無(wú)功功率損失，需要安裝動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置(SVC或SVG)，或者更為先進(jìn)的SVG設(shè)備來(lái)校正。隨著風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的越來(lái)越大，這就導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)于整個(gè)國(guó)家電網(wǎng)的影響也越來(lái)越大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的不穩(wěn)定性因素對(duì)于電網(wǎng)的沖擊也在相應(yīng)地增大，一不小心就會(huì)使得整個(gè)國(guó)家電網(wǎng)的系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，失去穩(wěn)定性。

3 風(fēng)力發(fā)電的有效控制措施

3.1 增強(qiáng)控制電壓穩(wěn)定性

(1)風(fēng)電并網(wǎng)后，機(jī)組中共同連接點(diǎn)的短路容量比和電網(wǎng)線(xiàn)路X/ R比是讓風(fēng)電機(jī)組電壓常常波動(dòng)的關(guān)鍵因素之一。所以，這一比值的提高，完善之前的電網(wǎng)構(gòu)造，選取最好的線(xiàn)路X/R比值，也就變成了提升電壓穩(wěn)定功能的有效辦法。(2)使用靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)把風(fēng)力發(fā)電功率波動(dòng)對(duì)于電網(wǎng)電壓影響減小。一個(gè)發(fā)出有功功率﹑吸收無(wú)功功率的特別元件就是風(fēng)電場(chǎng)，風(fēng)電場(chǎng)的電壓常常非常低，尤其是目前的風(fēng)電場(chǎng)所并的體系電網(wǎng)電壓相對(duì)低，又相對(duì)小的系統(tǒng)容量，運(yùn)用SVC改善體系電能質(zhì)量與提升體系的穩(wěn)定性是一個(gè)有效的方法。(3)風(fēng)電并網(wǎng)的形式努力研發(fā)并更新，如果能夠使用雙向晶閘管控制的軟啟動(dòng)裝置，經(jīng)過(guò)把風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)時(shí)的沖擊電流掌控在1.5倍左右的額定電流，從而讓原電網(wǎng)體系的沖擊減少，打造一個(gè)穩(wěn)定的并網(wǎng)環(huán)境。(4)優(yōu)化風(fēng)電并網(wǎng)形式。如果在交流并網(wǎng)時(shí)，使用可控硅軟并網(wǎng)，或者基于電壓源換流器技術(shù)的輕型直流輸電技術(shù)等，都是風(fēng)電并網(wǎng)時(shí)相對(duì)理想的連接形式，交流體系的電能質(zhì)量能夠有效的改善并提升并網(wǎng)的穩(wěn)定性。

3.3 風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的科學(xué)設(shè)計(jì)

首先基本上依據(jù)風(fēng)電穿透功率極限與風(fēng)電場(chǎng)短路容量比這兩個(gè)指標(biāo)來(lái)判斷風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的大小。在風(fēng)電穿透功率極限這個(gè)概念中，需要注意風(fēng)電穿透功率與風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量和系統(tǒng)總負(fù)荷有關(guān)，兩者之間的比例就能確定風(fēng)電穿透功率的大小，而風(fēng)電穿透功率極限，就是風(fēng)電穿透功率的最大值，反映出最大的風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量。另外一個(gè)指標(biāo)就是風(fēng)電場(chǎng)短路容量比，其內(nèi)容包括風(fēng)電場(chǎng)額定容量與該風(fēng)電場(chǎng)與電力系統(tǒng)的連接點(diǎn)的短路容量之比。其中短路容量主要表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強(qiáng)弱情況，當(dāng)短路容量小就可以說(shuō)明該節(jié)點(diǎn)與系統(tǒng)電源點(diǎn)的電氣距離大，聯(lián)系不緊密。風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)的短路容量比大表明系統(tǒng)承受風(fēng)電擾動(dòng)的能力弱，對(duì)于短路容量指標(biāo)在歐洲需要達(dá)到4%左右，日本需要更寬松達(dá)到10%左右也是可以的。其次就是需要考慮風(fēng)電場(chǎng)最大注入功率的影響，這就需要從風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行特點(diǎn)以及其他設(shè)備的調(diào)節(jié)能力還有網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)等因素來(lái)研究。

風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)可以非常好的全面開(kāi)展，除了具有無(wú)污染和可再生的特征以外，還具有本身的獨(dú)特作用。在對(duì)風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)的階段，所占用的土地面積非常小，也就是對(duì)土地的要求相對(duì)的很小。在當(dāng)今社會(huì)，風(fēng)力發(fā)電科技已經(jīng)變得相當(dāng)先進(jìn)。只要在風(fēng)力資源豐厚的區(qū)域也就可以高效地運(yùn)用風(fēng)能來(lái)產(chǎn)生電能，期間也就很自然地沒(méi)有運(yùn)送以及相關(guān)的花費(fèi)，下降了電能的資本消耗。因此，必須加大對(duì)風(fēng)力發(fā)電的操控管理，為國(guó)內(nèi)的供電量提供進(jìn)一層的保障。

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