摘要：保证系统的安全稳定运行是电网调度的最重要目标。与传统的具有高度可控性的水电，火电等不同，风电具有波动性和随机性，直接给电网运行及调度工作带来严峻的挑战。本文对风电并网对电力系统调度运行的影响进行简要的分析。
关键字：风电并网；调度运行；影响
风能具有的间歇性和不稳定性的特征，风力发电出力随风力、风向变化而频繁变化，发电量经常波动较大，风电因此被称为绿色能源，风力发电虽然对充分利用可再生能源、实现经济发展的低碳环保有重要意义，但对电网的调度运行却带来巨大挑战。大范围的风电出力波动使电力系统的电压和频率产生剧烈变化，严重时将可能使系统失去稳定。风电机组的运行也受制于电力系统的运行条件，由于电网的输送能力限制或对风电场出力波动调节能力不足，风电场也会产生弃风损失，这一切都需要电网调度机构精心安排电网运行方式来解决。
1 风能发电的局限性
风能虽然是一种绿色环保并且发展潜力巨大的新型能源，但它也有自身不可避免的缺陷，因此相比于水力能源的集中性和可操作性，但从稳定性上来讲，风能发电都要逊色不少。因为稳定性，是风能发电最大的短板。因此，如果想要大规模的并入主干电网，势必因为其自身缺陷，造成主干电网运行的不稳定。
1.1 风能的不稳定性
不稳定性是风能发电最大的局限性，这是因其过程性本质属性所决定的。风能的不稳定性主要表现为能源的不可控性、随机性、间歇性、不稳定性，发电机输出电力大小完全取决于风的朝向和速度。
1.2 风能的不可储存性
不可储存性是风能的又一局限性，因此在独立发电机组单独运行时，应配有相应的储能设备以保证发电机组持续不间断运行。
1.3 电厂分部位置偏远
我国的大多数的风电场都集中在西北、华北和东北地区，这些地区风能资源非常丰富，然而风能发电场所在的地理位置相对于其他发电场而言比较偏远。
2风电并网对电力系统调度运行的影响问题分析
2.1电力调度调峰管理影响
系统接纳风电的先决条件之一是系统拥有足够容量可灵活调度的可调节容量，即调峰容量。电网调峰指的是根据电网日负荷曲线的变化，对电网内发电机组出力所进行的调整，使其满足日负荷曲线的要求。
风电发电出力具有随机性、间歇性、波动性的特点，风电场出力的波动幅度和波动范围较大，这种波动性给电网调度运行造成了较大的影响。风电基地这样成规模的风电场群集中在一起，随着装机容量的增加，风力发电在当地负荷中所占比例也不断提高，这增加了系统稳定运行的难度，尤其是电网调峰管理的难度。
电网在日常的运行中，系统的用电负荷每时每刻都在变化波动中，电力调度部门为掌握负荷变化情况，将系统中负荷数值随时间变化的特性曲线称为负荷曲线。负荷曲线可分为日、周、年负荷曲线和年负荷持续曲线等。利用负荷曲线来分析电力系统调峰。日负荷曲线指每日按时间顺序以小时整点负荷表示的负荷曲线，它表示负荷值在一昼夜0-24h内的变化情况。电力系统中发电出力和用电负荷时刻处于动态平衡中，因此为了满足电网日负荷曲线的需要，必须对发电机组出力进行调整，这称之为调峰。无风力发电时随着一天时间变化电网用电规律，早上0：00-6：00时一般为用电低谷，9：00-12：00左右会出现早高峰，18：00-21：00左右为晚高峰，这也是每天用电负荷最大的时期。高峰时段和低谷时段会存在峰谷差，电力调度必须按照日负荷的变化情况来安排机组开停，以满足全社会用电需求。
在风电大量进入电力市场后，风电场根据来风情况发电，其运行特性具有不确定性和波动性，风电出力的功率波动常常会与用电负荷的波动趋势相反，即当用电负荷处于低谷时，需要全网发电出力降低的时候，风电却出现大发情况；当负荷曲线到达高峰时段需要增加全网发电出力的时候，风电却出现发电功率大幅降低的情况，这称之为风电的反调峰特性。据某年统计全网风电发电量在0：00-6：00所占比例为44%，6：00-12：00为20%，12：00-18：00和18：00-24：00分别为21%、15%。
风电的运行不仅没有优化负荷特性，起到削峰填谷的作用，反而对电网产生了挖谷垒峰的反调峰效果，进一步加大了电网的等效峰谷差，使系统的负荷特性恶化。尤其是大规模风电接入后增加了电网调度的难度，需要电网运行时留有更多的备用电源和调峰容量，不仅增加了电网运行的费用，而且扩大了全网调峰的范围，这就大大增加了调度对电网运行管理的难度。
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2.2并网调度协议缺乏标准
新电厂建设完毕后在与电网并网前必须与电网调度签订并网调度协议，这是并网前的程序要件。协议是对电厂并入电网时调度和运行管理行为的约定，主要针对电厂并入电网后调度运行中的安全和技术问题，设定双方应分别承担的基本义务以及必须满足的技术条件和行为规范。签订并网调度协议的主要目的是为了保障电力系统安全、优质、稳定运行，维护电网经营企业和拟并网的发电企业以及己并网各方的合法权益，保证电力交易合同的实施。
风电场大规模发展后，对其调度运行缺乏实际管理经验，因此有些协议条款并不深入明确，形不成一个规范标准的协议。另外，电厂并网后必须按照并网技术规定作为日常运行标准，在国家相关部门出台权威性的风电场并网调度协议之前，调度机构必须根据相关政策、规定，深入研究风力发电的特殊性，修改部分并网协议、并网技术规定以及调度运行管理条款，制定出适应实际需要的管理规范。
2.3电压控制难度增加
运行中的风电场需要吸收无功功率来建立旋转磁场，才能使风力机械能转化为电能输出。风电场需要的无功功率一部分可通过电场的无功补偿设备来提供，另外一大部分仍需从电网来吸收，这进一步增加了线路、变压器等设备的损耗，降低系统的无功储备容量。风电出力变化范围大，且具有随机性，在风电场对电压控制较弱的情况下，显著增加了电网电压控制的难度。有些运行的风电场将风机设定为固定功率因数控制，一般设为1.0。在这种控制方式下，有功功率增大而没有无功调节容量，因为风电场的有功功率随风速而变化，并网点的功率因数和电压都难以保持恒定，会随风电场的有功功率变化而变化，风速变化会引起的并网点电压波动，为了稳定电压就要求调度提高对风电场电压和无功管理的水平。
2.4对调度应用系统提出挑战
调度部门是电网中信息比较集中的部门，调度中心领导也一贯重视信息化建设，有能量管理系统（EMS）、电能量计量系统（TMR）、广域相量测量系统（WAMS）、保护及故障信息管理系统、调度管理信息系统（DMIS）、电力二次安全防护等系统，将来还必须建设风电功率预测系统。还建设了基本覆盖调管范围内所有发电厂和变电站的调度数据广域网，为电网的安全稳定运行提供了良好的技术支撑。这些信息系统为提升调度信息化水平、提高电网安全运行能力、增强调度管理水平发挥了重要作用。
但在信息化发展的过程中也逐渐出现了不少问题，已建成的电力调度自动化系统，建设之初缺少总体设计和统一规范，于是造成系统间通信接口复杂，系统间数据流向不合理的问题。
系统之间集成度差，信息共享比较困难，电力调度中心应用系统内部出现信息孤岛情况。在面对风电这种波动性大、发电功率变化较快、无功电压控制较困难的调度对象，决策时所需的信息量巨大、决策时间性要求越来越高，调度机构的工作压力也越来越大，电力调度目前使用的各应用系统之间缺乏有效的联系和沟通的局面必须改变。
2.5检修计划
常规大小的风电场往往需匹配较大数量的风力发电机，单个发电机的停摆及开启，并不会对风场发电产生明显作用，若某个发电机需要检修，即可直接审批通过检修计划。部分风电场设计中，并网线、升压变、机组群与升压站的联络线具有较大的功率差值，此时就应依据现实情况与特点，进行充分的潮流及稳定计算分析，继而获得单次最大启停发电机数量，保证电网稳定运行。
2.6事故处理
风电场运行过程一旦出现事故，调度部口应及时制定应对措施，若有必要，可对风电场实施解列，弱化连锁风险。待风险处理后，应尽快执行风电并网，使风电场作业正常执行。此外，事故处理过程中，调度部口还应加强风电场监管，缩减事故处理过程中再次发生的风险。
3结束语
风电的健康发展离不开坚强电网的支撑，作为电网企业要充分研究风电的发展所带来的机遇和挑战，在电力生产需求预测的基础上做好电网的长远规划。同时要以建设坚强智能电网为契机，调整布局电网架构，电网调度部门才能在此基础上科学研究风电运行规律，合理安排电网运行方式，解决电网调峰和风电场电压控制等问题，做好风电送出和消纳工作，最大限度保障新能源的开发利用和电网的稳定运行。
参考文献：
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论文作者:景晓军,姚然
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/17
标签：电网论文; 风电论文; 负荷论文; 风能论文; 风电场论文; 系统论文; 曲线论文; 《电力设备》2018年第32期论文;