（南通供电公司 226000）
摘要：风电是一种重要的电力能源，在生产风电的过程中不会对环境造成太大的污染，因此发展风电成为了节约能源以及实现可持续发展的前提条件。为了更有效地利用风电，实行并网运行则成为了一种必然趋势，但是实行集中并网之后，系统电压可能会受到一定的影响。为了能够提高风电系统的稳定性，本文分析了并网运行后，电压所发生的变化，以供参考。
关键词：风电并网；电力稳定性；影响分析
1 风电集中并网形式
就当前的发展情况来看，我国的风电并网形式主要包括以下三种，即软并网、降压并网以及直接并网，不同的并网形式对于系统电压所产生的影响也不相同。软并网指的是通过晶闸管连接电网与发电机，晶闸管的具体接入位置为定子；并网运行时，晶闸管处于短接状态，有功功率无需通过晶闸管便可以进入到电网当中。降压并网指的是将电抗器以及电阻等串联在电网与发电机之间，从而使电压波动范围得以缩小的一种集中并网形式；由于并网中的电抗器以及电阻均需要消耗掉一定的功率，所以当发电机开始正常运行时，要将电抗器以及电阻切除。直接并网指的是在电网相序与异步电机相序相同的情况下实现并网。
2 风电集中并网运行对系统电压稳定性的影响分析
2.1 对电压稳定性水平造成影响的因素
①系统短路容量以及穿透功率。短路容量指的是电力系统与风电系统之间的连接点所具有的电力强弱水平，一般而言，当短路容量不断增大时，电压就越不容易发生变化，且电压出现变化后，可以在短时间内恢复正常水平。在我国，风力资源大多分布于电网结构发展水平较低的地区，因此短路容量通常比较低；当短路容量变大时，反而会引起电压出现较大的变化。穿透功率是影响电压的另一重要因素，穿透功率指的是风电系统当中，装机容量所占的负荷比例。在多数情况下，风力能源是随机产生的，所以当穿透功率不断增加时，对电压所产生的影响也会不断增大。②无功补偿。在风电机组将有功功率输送到电网的过程中，必须同时吸收无功功率，以维持系统的平衡，当有功功率发生改变时，无功功率也会随之发生相应的改变，所以为了确保风电机组处于正常运行状态，则必须将无功功率补偿装置安装到机组当中。就当前的发展情况来看，我国多采用离散控制型补偿设备，此类补偿装置的调节速度还不能够有效满足补偿需求；因此，如果电网运行能力下降时，则补偿容量也会随之不断下降；当补偿容量降低到一定程度时，就会对风电系统电压产生严重影响，在严重的情况下还可能导致系统电压出现崩溃的现象。
2.2 集中并网运行后对电压造成的影响
2.2.1 仿真建模
为了能够准确分析集中并网之后，风电系统电压所受到的影响，本文采用了数字仿真的方法进行研究。首先，利用计算机软件构建出风电系统并网的仿真模型，构建好仿真模型之后，对发电机正常工作时的参数进行了设定，时间常数为6.0s，励磁电抗为7.02，转子电抗为0.1824，转子电阻为0.0037，定子电抗为0.1359，定子电抗为0.0052，放电机的频率设置为50Hz，其工作电压则为690V。模型中的发电机共为六台，经过集中并网之后，其电压为10kV。图2为风电系统仿真结构图。
2.2.2 不同集中并网方案对电压产生的影响
（1）同时使用六台发电机进行并网发电时，对电压产生的影响。如果在风电系统当中，同时使用六台发电机进行并网发电，则系统可以将10MW的有功功率输送到电网当中，假设风持续吹过的时间为20s，平均风速为8m/s，设置好以上参数之后，开始计算系统高压侧的具体电压值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆通过分析后发现，在出现无功补偿的情况下，高压侧的电压值为负值；因此可以认为风电系统将有功功率传送到电网的过程中，需要吸收无功功率。当阵风吹过时，风电系统当中的电压随即恢复正常，并逐渐回复到稳定运行水平；当风速不断增加时，系统当中的电压波动幅度也会随之不断增大；当风速增大到一定程度时，将会引起电压崩溃。
（2）当并网出现故障以及增加装机容量时对系统电压产生的影响。将风电系统当中的装机容量稳定在10MW，排除阵风扰动问题，设平均风速为8.5m/s；在集中并网运行的过程中，10kV电网突发短路故障，经过0.3s后将10kV电网故障切除，经过0.5s之后将风电系统短路故障处理。经过分析后发现，当并网运行的过程中出现短路故障时，风电系统的电压以及10kV电网均能够维持稳定运行状态；同时，处理系统故障的时间与电压恢复时间之间存在一定的关联，处理时间越短，则电压恢复正常运行时所需的时间就越短，反之则越长。另外，如果在风电系统当中设置十二台发电机进行并网运行，设平均风速为8m/s，考虑阵风影响，则通过仿真分析可以发现，当风速较低时，电压极不稳定，且出现较大了波动，但是可以在短时间内恢复稳定；当风速较大时，风电系统电压将会崩溃，且无法再次恢复正常运行状态。
（3）将同步补偿装置安装于系统低压侧时对风电系统电压所造成的影响。为了能够弄清集中并网同步补偿装置对于电压稳定水平造成的影响，可以将同步补偿装置安装于系统低压侧，并在仿真的过程中考虑短路故障现象以及阵风因素的影响，通过仿真分析可以发现，如果低压侧当中不存在同步补偿装置，则当阵风的风速较大时，风电系统电压就会不断下降；如果系统当中已经安装了补偿装置，则能够有效减小电压波动幅度，且能够使波动后电压在较短的时间当中回复到额定电压；如果阵风的风速不断增加，且系统中不存在补偿装置，则系统电压将会出现崩溃现象，且风电系统将会陷入瘫痪状态，但是如果系统中存在补偿装置，则可以有效降低电压崩溃问题出现的概率，并能够为风电系统的稳定运行提供保障。另一方面，如果在并网运行的过程中出现了短路故障，则将同步补偿装置安装于系统低压侧，能够有效减小故障对系统电压所造成的影响，并可以减小穿透功率，从而确保风电系统处于稳定运行状态。
2.3 影响结果分析以及保持电压稳定的方法
通过上述仿真分析，可以发现集中并网的运行方式会对风电系统供电质量产生一定的影响，并导致电压出现不稳定现象，电压不稳定的表现主要包括电压出现闪变现象以及大幅度波动现象等，如果电压长期处于不稳定运行状态，则极有可能致使风电系统陷入瘫痪，严重影响电网运行质量。要有效预防并网运行可能带来的不良影响，则可以将同步补偿装置安装于风电系统当中，以便能够有效防止防因短路故障以及风速变化等造成的危害，避免电压出现大幅度波动的现象，从而保证系统电压稳定。另外，应对风电系统实际装机容量进行有效管理，避免不根据系统的实际情况而盲目增加容量，从而有效稳定系统当中的电压，防止电压剧烈波动。如果需要提升装机容量，则可以考虑在风电系统当中安装适量的电容器组，以便能够使系统电压所具有的稳定裕度得以提高。
3 结束语
综上所述，在当今社会，人们对于电力的需求正变得越来越多，发展无污染的风电已经成为了一种趋势；在发展风电时，应注意提高并网运行水平，尤其是电压的稳定运行水平。总而言之，采用并网的运行方式之后，风电系统电压必然会受到不同程度的影响，而要避免并网运行可能带来的不良影响，则应积极研究影响因素以及影响后的具体表现，以便能够采用对应性的方法处理问题。此外，应在实际管理工作中，不断积累并网运行经验，有效弥补其中的不足，从而改善风电系统的运行能力。
参考文献：
[1]邹超文. 浅析大规模风电集中并网对电力系统安全稳定的影响[J]. 通讯世界，2017（3）：185-186.
[2]王延萌. 大容量风电并网对电力系统安全稳定的影响及措施[J]. 城市建设理论研究（电子版），2017（11）：174.
[3]陈明星. 探析风电并网对电力系统调度运行的影响[J]. 科技资讯，2017（25）.
论文作者:李童
论文发表刊物:《河南电力》2018年23期
论文发表时间:2019/7/15
标签：电压论文; 风电论文; 系统论文; 电网论文; 功率论文; 风速论文; 稳定论文; 《河南电力》2018年23期论文;