摘要：风能具有间歇性、不确定性的特点，这样，就会增加风电在相位、频率及电压上的难度，当风能在电力系统中的比重超过10%时，会大大影响电力系统的稳定和电能质量。我国风电场单装机容量较小，850 kW以下风电机组大部分是异步发电机组，电力系统常常需要提供无功补偿装置。故提高风电的稳定性，有效地抑制风电并网所带来的电压波动和闪变是目前研究的重要课题。
关键词：风电并网；电力系统；影响
1.风电并网对电力系统的影响
1.1潮流与网损的影响
在电力系统中, 发电厂一般都接在输电网上,负荷则直接与配电网相连, 电能是从输电网流向配电网的。输电网一般呈环状结构, 电压等级高,网络损耗小; 配电网则呈树状, 结构松散, 电压低, 网损较大。若是风电厂接入配电网, 则减少了输电网向该地区输送的电力, 既缓解了电网的输电能力, 一般也会降低系统的网损。在潮流问题上, 主要的研究热点在于风电厂的模型。最简单的是P - Q模型, 根据风电厂的有功功率和功率因数, 估算风电厂吸收的无功功率, 然后作为一个普通的负荷节点加入潮流程序。也有学者建立R - X模型, 把感应电机的滑差表示成端电压、有功功率和等值支路阻抗的函数,给定初始滑差和风速, 计算风机的电功率和机械功率, 根据两者的差值修正滑差, 反复迭代, 直至收敛。
1.2电能质量的影响
风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的, 可能影响电网的电能质量, 如电压波动和闪变、电压偏差以及谐波等。影响风力发电产生电压波动和闪变的因素有很多: 并网风电机组在启动、停止和发电机切换过程中会产生电压波动和闪变。随着风速的增大, 风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大。风电给系统带来谐波的途径主要有两种:一种是风力发电机本身配备的电力电子装置可能带来谐波问题; 另外一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振。
1.3系统稳定性的影响
风电并网引起的稳定问题主要是电压稳定问题。风力发电出力随风速大小等因素而变化, 同时由于风能资源分布的限制, 风电厂大多建设在电网的末端, 网架结构比较薄弱, 所以在风电并网运行时必然会影响电网的电压质量和电网的电压稳定性。同时大型风电厂的风力发电机几乎都是异步发电机, 在其并网运行时需从电力系统吸收大量无功功率, 增加电网的无功负担, 有可能导致小型电网的电压失稳。因此风力发电机端往往配备有电容器组进行无功补偿, 从而提高电网运行质量及降低成本。
1.4电网频率的影响
风电厂对系统频率的影响取决于风电厂容量占系统总容量的比例, 在我国跨区电网互联的形式下, 电网规模越来越大, 覆盖范围越来越广,风电厂并入系统中, 其容量在电网的总容量中所占的比例甚微, 对电网频率的影响很小。但是应考虑到如果风电并入到一个小的孤立的电力系统,当失去风电出力后, 在常规机组经过一次、二次调频后该系统的频率的降低将有可能突破一般允许的频率偏差范围, 此时应考虑增加常规机组的旋转备用。
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2.对风电并网的分析及抑制措施
2.1电网消纳风电能力分析
电网对风电能力的消纳受其电力平衡和安全稳定运行能力的约束。目前，对风电影响能力的消纳主要因素是电力平衡，风电功率的预测现在还不能计入电力平衡，消纳能力主要靠厂用负荷水平以及同步机组调峰容量决定。最大的厂用负荷水平以及同步机组最小技术出力会决定风电最大消纳能力；而最小厂用负荷水平以及同步机组最小技术出力将会决定风电最小消纳能力。
2.2加强风机低电压穿越能力
所谓的风机穿越故障能力指的是在系统出现故障，电压水平降低的状况下，风电场仍然可以并网运行并且能够保证系统的稳定。如北美的电力可靠委员会规定，装机2万kW以上风电场，风机所能承受故障电压为15%，持续时间625 ms，时间恢复3 000 ms，还准备提出更高要求，即出现故障电压为零时，持续时间167 ms。
2.3加强风电并网安全稳定研究
需要进一步开展研究风电并网对系统的影响，以确定风电消纳能力。目前对于风电机组的研究也只是局限于双馈机组、异步机组和直驱机组的模型以及参数。由于各个公司生产的风电机组存在差异，尤其控制系统的设计差异较大，为了更准确地进行机组模型的仿真，需要开展风电机组的建模工作和参数测试。开展对其控制系统的仿真，逐步使得所制订的模型标准化，同时使得各个风电机组厂家生产的机组能够标准化。
2.4深入风电场安全技术研究
1）推进风电机组通过恒电压控制方式进行机组无功出力的调节和改造工作。2）继续推进风电场无功功率和有功功率自动控制工作，从而使得风电场出力能够根据系统的负荷进行调峰，风电场无功功率可以根据系统电压的要求进行调压。3）加强风电安全的可控性，风电机组控制系统可以加入判断逻辑，电压或频率导致风电机组出现脱网时，可以实现自动的并网。4）深入研究风电机组频率、电压、三相不一致保护和低电压穿越功能，自动重合闸和系统保护的相互配合，深入开展风电机组低压穿越能力的研究、改造，防止风电机组脱网对系统造成大的冲击。5）继续对35 kV中性点经小电阻接地的推进，母线和馈线保护实现快速切断改造。
参考文献
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作者简介:周宇权（1993-）男 汉族 籍贯哈尔滨市 硕士 研究方向 电力系统及其自动化
论文作者:周宇权,张志明
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/17
标签：风电论文; 机组论文; 电压论文; 电网论文; 系统论文; 电力系统论文; 能力论文; 《电力设备》2017年第8期论文;