摘要：本文分析了风电场并网运行的特点及其对电力系统的安全、调度、电能质量和稳定性的影响，最后提出了改善风电场运行性能的对策。
关键词：风力发电技术；电网；影响
随着社会经济的不断发展，人类对能源的需求越来越大，风力发电得到了巨大发展。风力发电飞速发展的同时也给电网带来了一些负面影响，影响了电力系统的安全性、稳定性。
1风力发电运行的特点
1.1风能变化具有随机性。风能容易受到风速和风向影响，进而影响风力发电机输出功率的稳定性。
1.2大多风场距离负荷中心较远。风电场的分布位置经常偏远，偏远地区往往人口稀少，经济不发达，对风电的消纳能力有限，造成了限电运行的局面，且风电不易储存造成了风资源的浪费。
1.3风电场单机容量小，数量多。由于风电场单机容量小数量多，难以同时对所有风机进行有效控制。
1.4 风力发电机组暂态稳定性差。风力发电机组易受到电网的影响，同时也会影响电网。
总之，风电的最大缺点是不稳定，风电系统所发出的电能，若直接并入电网，将影响局部电网运行的稳定性。
2风力发电技术对电网产生的影响
1.1影响电网的电力平衡
在风力发电的过程中，由于风力发电受外部风资源影响较大，这就导致风力发电很难和传统的火力发电方式采用同样的发电形式，及时调整输出功率。这就导致风力发电会影响到电网的电力平衡运行。具体的来说，在风力发电的运行过程之中，很有可能会导致电力系统发生峰值不稳的情况，进而导致在电网的运行过程之中，消耗的能量增加，进而影响到整个电力系统的平衡运行。
1.2影响电网的调峰和调频
首先，在进行风力发电技术的应用工程之中，存在着的一个重要因素就是电网所能够提供给风力发电的峰值的调整能力。只有充分的保证电网内部的峰值和频率处在一定的范围之内，才能够保证风力发电技术的正常应用，只有不断提高电网对风电的接纳能力，才能够有效的提升风力发电的空间。然而风力发电的功率并不能够保持在一个稳定的范围之内，这也会导致电网的稳定运行存在一定的困难。其次，在进行风力发电技术的应用过程之中，由于风力发电发电量不够稳定，这就导致传统的发电网络必须具备足够的调峰能力。与此同时，在风力发电机组并网过程中，会影响电网频率。由于传统的火力发电本身的调频能力就不够突出，这就导致发电网络之中能够接纳的风电容量受限。最后，在进行风力发电技术的应用过程之中，风力发电的输出存在着随机性特点强的特点，这就会影响到风力发电的正常运行，干扰到了风力发电系统运行的经济效益。
1.3影响电网稳定性
在采用风力发电技术的过程中，很有可能会对电网运行过程之中产生的电潮流的分布产生影响，并对后续的潮流分布处理产生一定的影响，在这样的背景下，风力发电技术对电网稳定性产生非常大的影响，影响到电网的安全运行。
1.3.1风电技术的应用有可能会对电网内部的潮流产生影响
具体的来说，在风力发电过程中，由于风电具有着高度的不稳定性、不规律性，这就很有可能会导致在风力发电机组并网的过程之中，难以对风力发电机组进行有效管理。其次，是风力发电技术对电网的暂态稳定性的影响问题。由于风电机组的发电技术同常规发电机不同，电网出现故障时表现出的暂态稳定性与传统发电机不同。风电并网改变了电网潮流分布，线路传输功率会导致电网暂态稳定性发生变化。当风力发电并网之后，输出功率就会不再稳定。
1.3.2风力发电技术对电网的电压稳定性的影响
具体的来说，风力发电受外部风速及风向的影响会影响电压的稳定性，同时风电并网后风电的无功功率也会对电网电压稳定性产生影响，风速的变化会导致电网出现扰动故障。另外风机在并网运行时需从电网吸收无功功率，大面积风机同时并、脱网会影响电网电压稳定。
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1.3.3风力发电技术对电网频率稳定性的影响
具体的来说，在当风电装机比例较高时，高风速期间，由于输电网故障引起的大量风电切除会导致系统潮流的大幅变化甚至可能引起大面积的停电，而带来频率的稳定问题。
1.3.4影响电网安全
风电机组在与电网末端相连时，使得配电功率从单向改为多向流动，系统内部电流方向发生更改，使得电网安全受到影响。电网长期在这种情况下运行，容易致使电压崩溃，风电装机容量过大，还会威胁电网的稳定运行，对电站的母线和开关等设备造成损害。
1.4干扰电网的调度
由于我国风资源分布不均匀，很多风能比较充足的地方人口稀少，当地消纳能力不够，需要将电能输送出去。但是又由于风速的间歇性和不稳定性特点，使得风力发电机组输出功率也呈现出间歇性和不稳定性，给后续的电网调节带来了很多问题，也给电网的调度造成一定的困难。
2风力发电技术控制策略
2.1切实优化风电场规划
要想降低风力发电对电网的影响，需要以合理的规划为基础保障，其中风电规模大小尤为关键，而风电的极限穿透功率以及短路容量比常常用于分析评价电网规模。具体而言，风电穿透功率是指在正常运行状态下，电网可承受风电装机容量的最大值，一般情况下10%较为可取，但要求综合考虑风电场发电设备、运行特性、接入网络结构等诸多因素。而短路容量比则是指电力系统与风电场连接公共点短路容量之间的比值，该值越小，说明越能抵抗风电扰动，3.3%-5%是经验数据，可是也需要视情况而定，因为若考虑不周，设计不当，风电场的规模会受到约束。
2.2提高风力发电并网技术要求
考虑到机组对电网电压的反应能力及机组对电网电压的影响，要减小风力发电对电网电压的影响，需重视电压稳定性的控制。风电场并网技术要求风力发电机组具备故障电压穿越能力，要求风机在电压跌落式能够发容性无功支撑电网电压的恢复，在电网电压高于规定值时，风机能够发感性无功来支撑电网电压的恢复。同时风电场并网技术要求风电场连续运行和起停过程必须具有有功调节能力，一方面控制功率变化率，另一方面根据电网需要限制风电场输出功率。
2.3 加强风功率预测
为降低风电接入对电网调度的影响，首先需要提高电网对风电接纳能力，提高备用容量。其次要大力推进电网侧风电功率预测系统建设，并提高风电预测精度。目前风电功率预测系统已在15家省级调度机构部署，预测精度达到85%。根据风电功率长期、中期、短期预测，合理安排各类电源电量计划、开机方式等。优化火电机组运行策略，实时监测供热机组调峰能力；风电功率自动控制系统，动态调整风电计划，最大限度利用跨省通道输送风电；灵活的跨省区电力交换计划，最大限度消纳风电。
2.4 提高无功补偿能力
为减小风电场对电网的影响可以配备 SVG、SMES 等补偿设备来进行无功补偿。SVG无功补偿装置不仅能减小电压波动，稳定电压，还能提高电能的质量。SMES超导储能装置能够对无功率和有功率电压进行调节，比较敏感灵活，有效控制风电场功率波动，控制电压。
2.5提高风力发电技术
不断提高风力发电技术，比如增强风力发电机组故障电压穿越能力、提升变频控制技术、增加电力滤波器、提升风机系统控制技术等来提高风力发电机组电能质量，减小风机运行对电网产生的影响，减小风机并网对电网的影响。
3结束语
随着科技水平的不断提高，我国的风力发电技术也逐渐趋向成熟。风力发电有着改善能源结构、经济环保等优势，应用越来越广泛。但是，在发展风力发电技术的同时要注意其产生的不良影响，及时采取应对措施，尽可能地降低风力发电带来的负面影响，从而使风力发电技术得到更快、更好地发展。
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[3]张光资.分布式发电技术及其对电力系统的影响[J].科技展望，2016，26（03）：104.
论文作者:周俊
论文发表刊物:《电力设备》2019年第4期
论文发表时间:2019/7/8
标签：电网论文; 风力发电论文; 风电论文; 电压论文; 技术论文; 功率论文; 稳定性论文; 《电力设备》2019年第4期论文;