摘要：本文以风力发电为研究对象，以风力发电对电压的影响为研究目标，首先介绍了风力发电的概括和特点，其次分析了风力发电对电网的影响作用，最后针对这些影响，提出了几点控制风力发电对电网影响的措施和建议，希望能够对相关部门起到一定的帮助作用。
关键词：风力发电；电网；影响；对策
随着风力发电的不断发展，风力发电电源的规模不断的增长，风力电源在电网运行中的控制和调节问题逐渐显现，然而，对于风电电源的调节和执行发电系统和抑制系统功率等工作上，与常规电源相比存在差别，因而导致风力发电在电网运行中比较容易产生很多的问题。对于这种情况，我们应该尽快解决风力发电并网运行时遇到的问题，减少风力发电对电网运行的影响，让风力发电与电网能够更好的协调发展，从而保证电网企业的效益最大化。
1风力发电及其特点分析
第一，风能受地形、季节因素的影响作用较大，且能量密度相对较小，不易大量储存。风力、风向具有变动性和不稳定性，因此无法将其集中起来；
第二，风能是一种可再生的资源，具有清洁、无污染的特点，因此对其产生的能源可以直接使用，不需要进行处理或者加设备来消除污染；
第三，风能容易开发和利用，且具有分布广的特点。从其成本上来说，风能是免费的，且不用存储，也无需任何设备进行输送；
第四，从风力发电厂的建设角度来说，其建设周期短。从场地的土建，到设备如机组的安装，再到整个风力发电厂的投产，这一过程仅仅需要 6 ～ 12 个月的时间就能完成，而这一优势是其他发电厂如水电、煤电以及核电无法超越的。另外，风力发电厂的投资规模与其他电厂相比，具有一定的灵活性；第五，从风力发电的经济效率上来讲，风力发电的成本越来越低，其经济性越来越高，基本上可以与煤电相比；第六，随着科技的进步，风力发电技术越来越高，其产品的可用率能够达到95%以上，且质量可靠。目前，作为一种绿色、安全、可靠的能源，风能已经被很多发达国家广泛利用。
2风力发电对电网的影响
2.1 风力发电会造成电压的波动
当电网被风力发电厂接入之后，电网的电压稳定性会受到风力发电有功注入和无功消耗的影响。风力异步机的 Q-V 特性会随着风力机组容量的不断增大 , 而逐渐降低电网节点电压的稳裕度，从而给电压的整体稳定性带来极大的影响作用。之所以产生这种影响作用，首先是因为风电场的输出功率随着风速的改变而产生变化，从而使得电压的不稳定性增强；其次，风力机组的系统控制力、机组类型、电网运行的具体状况也会对风电场的输出功率产生影响作用。
2.2 风力发电对电网的调度产生干扰作用
在我国风能丰富的地区，如内蒙古、青海等地区，其人口结构薄弱、人口稀少，而电网潮流的变化性也十分明显，那么电网中节点处的电压就很容易出现异常状况。只有具有充足的调峰容量以及足够的电源，电网才能够健康运转。然而很多情况下，风能的具体使用情况是不受控制的，发电的状况又极大的受到风速的影响，而风力发电机的波动性和间歇性又同时受到了风速不稳定性的影响，从而使得电网调度的难度大大增加。
2.3 风力发电对电网继电保护装置以及电能质量产生不良影响
首先，风电场会给电网运行造成逆向潮流，从而使得之前的保护系统发生故障，引起功能性紊乱。而如果风力发电机发生故障，那么其提供的电流就非常有限，这就会给电网继电保护装置的正常运作带来极大的影响作用；其次，电能的质量也会受到风力发电的影响。由于风电机组的输出功率具有一定的波动性、不稳定性，再加上很容易产生尾流、断流和塔影效应，从而导致电网电压出现谐波和偏差，最终造成供电不足以及电量质量较差的情况出现。再加上缺乏独立的励磁设备，风力发电异步电动机会形成冲击电流，从而使得电流质量下降，整体供电能力变差。
3风力发电的控制措施
3.1 加大对电压稳定性的有效控制
由于电网的稳定性影响到电能的质量，而电能的质量又影响到电网系统的整体运行水平，因此必须要有效控制风力发电对于电压稳定性的不良影响，从而实现对电网影响的有效控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆对电压稳定性的控制措施，可以采取配用能够综合调节无功功率的装置，这种装置具有较快的转化率，能够对电压的稳定性进行综合控制，从而使得输出功率的波动性降低，电网节点的电压达到一定的稳定性，实现稳定电压的目的。从目前来看，采取该项措施能够有效的实现电网系统的稳定性，改善电能质量。
3.2 不断增强风电场自身的动态特性
除了加大对电压稳定性的有效控制之外，另一种降低风力发电对电压影响的有效措施就是不断增强风电场的动态性。一般这项措施采取的方法主要有以下几个方面：首先，要选用具有一定低电压穿越能力的先进风电机型，并且机型能够达到功率因素路线的可调节性目的，从而实现其动态无功补偿。这种增强风电场自身动态特性的方法能够有效改善输出功率，优化风电场的运行条件，使得功率因数得以提高。其次，如果风电机型出现故障，要对风电机组（一定数量）进行切除，从而对无功功率的吸收进行有效的抑制，实现电压的迅速恢复，达到维护电力系统的目的。
3.3 对风电场进行合理规划
要想实现风力发电的供电质量的有效提升，降低其对电网的影响作用，就要不断完善风电场规划。在对风电场的合理规划中，电网的规模是关键，只有对电网的规模进行了实际分析和评价，才能够计算并挖掘出电场的流量和风电的极限穿透功率。在电网的正常运行下，其穿透功率指的是电网能够承受风电装机容量的最大值。抗电扰动强度一般用风电场与电力系统连接短路容量之间的比值来表示，比值越大，则表示抗电扰动的强度越小。而所有的这些，都需要对电网的规模进行考虑，只有根据实际情况，对风电场进行合理规划与设计，才能够有效控制风力发电对电网的影响。
4中国未来风力发电的发展方向
现代风力发电技术的发展趋势是向高科技和高难度以及高水平方向发展， 未来风电的发展方向主要包括以下几个方面：
1）风电场选址由强风地带向弱风地带转移 ，以扩大可用风源。
2）风电场选址由陆地向沿海地区和岛屿转移。
3）风电场选址由平坦地带向复杂地带转移。
4）大型风机系统和小型风机系统并列发展 ，互补性将进一步加强。
5）同时向并网大型化运行和离网分散化运行方向发展。
6）在技术上，经过不断发展，风力发电机组逐渐形成了水平轴、三叶片、上风向、管式塔的统一形式。当前风力发电系统的主要发展方向是重量更轻、结构更具有柔性、直接驱动和变速恒频等等。 而对于单机容量而言，在不同场合的要求各不相同，但都追求更简单的结构、更好的适应性和稳定性，减少成本和维护工作量，提高效率。
结束语
风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构、经济环保等方面的优势，是未来能源电力发展的一个趋势。但是风力发电也会给电网带来一些影响，尤其是在风电场规模较大而所接入电网较为薄弱时，对系统影响较大。 所以要采取相应措施，改善其并网性能，尽可能降低其对电力系统运行的负面影响。
参考文献：
[1]王天施,苑舜. 风力发电对电网的影响及对策[J]. 高压电器,2010,08:89-92.
[2]吴俊,李建设,周剑,刘春晓. 风力发电并网对电网的影响[J]. 南方电网技术,2010,05:48-52.
[3]曹发彦,吴丹岳,陈树棠. 风力发电对电网的影响及对策[J]. 福建电力与电工,2006,02:35-37.
[4]王继才. 风力发电技术及对电网的影响[J]. 云南水力发电,2011,04:5-7+55.
[5]贺志斌. 浅谈风力发电对电网的影响[J]. 科技创新与应用,2015,13:154.
[6]卢泓冶. 风力发电对电网的若干影响和对策分析[J]. 硅谷,2013,23:2+4.
[7]王海丁. 我国风力发电对电网的影响及可控性措施[J]. 南方农机,2015,12:85-86.
[8]寇凤海. 风力发电对电网的影响研究[J]. 科技展望,2015,28:85.
论文作者:房艺丹
论文发表刊物:《电力设备》2017年第19期
论文发表时间:2017/11/21
标签：电网论文; 风力发电论文; 电压论文; 风电场论文; 稳定性论文; 风力论文; 风能论文; 《电力设备》2017年第19期论文;