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摘要：在我们国家日益繁荣昌盛的过程中，我国走上了可持续发展道路，着重开发可再生资源是满足当前电力需求供应的主要渠道，风力发电便是其中之一。依据风力发电控制系统工作原理，风速大小的变化，对产电量具有一定影响，随着风速的增加，产电量逐渐增多。虽然风速增加，对产电量的提升有所帮助，但是对电力系统的稳定运行是否会造成影响尚未明确，本文将对此展开研究。
关键词： 风力发电；电力系统；影响
引言
我国各项经济实力不断地壮大的今天，我国各行各业获得了良好的发展，人们对电能的需求不断提升，同时，对电能质量及相应发电模式的环保性高低等提出的要求也越来越高。分布式发电的出现，有效弥补了传统集中式发电的不足，通过有效发挥分布式发电实效性的方式，可大幅度提升居民用电稳定性及安全性，针对其开展深入研究非常具有必要性。
1 风力发电系统类型与特点
首先，变速恒频风力发电系统是主流的风力发电系统，其风力机采取变速运行，发电机转速随风速变化，通过电力电子变换装置得到恒频电能。在风速变化情况下，通过此系统可以在捕获最大风能的同时调节发电机转速，使其输出最大功率。同时，变速恒频风力发电系统可以调节发出的有功功率和无功功率，能补偿电网的功率因数。此外，该技术还能使发电机组与电力系统之间形成柔性连接。变速恒频风力发电系统相比恒速恒频风力发电系统，更易实现并网操作，具有明显的优越性。其次，恒速恒频风力发电系统，通过保持发电机的转速不变，获得与电网频率一致的电能。其构成相对简单，主要采用同步电机与鼠笼型感应电机作为其发电机。同步电机转速取决于极对数和频率，鼠笼型感应电机转速则稍高于同步转速。其特点是设计简单可靠，造价低，维护量小；缺点是气动效率低，结构负荷高，只能在同步转速下运行，并网操作实现复杂，当风速改变会使其偏离最佳运行转速。
2风力发电对电力系统的影响
2.1电力系统电压
分别测试以上4种类型风速模式下的系统电压、输出功率P，无功功率Q，通过观察测试结果，分析风速对电力系统运行的影响。4种风速模式下的电力系统作业过程中的无功功率均为0，随着风速的增加，输出功率和电压数值逐渐增加。因此，风机作业风速的大小，对电力系统输出功率和电压具有一定影响，且存在正相关关系。另外，类型3和类型4两种情况，基本负荷量不同时，输出功率相同，但是电压值存在差异，随着基本负荷的减少，电压值有所提升。所以，在风机风速不变情况下，改变基本负荷，对电力系统工作电压也有一定影响，且存在负相关关系。
2.2 对继电保护的影响
多数配电系统和风力发电相连接以前都呈放射状，运行便捷性较高，相关电流保护操作的开展难度较低，但在和风力发电相连接后，其电网网络结构会发生改变，促使原本单向的流入负荷转变为多个方向，进而对原有继电保护造成不良影响，具体而言，首先，倘若基于风力发电影响出现故障电流，则极易导致流经馈电继电器的电流量减少，进而导致继电保护无法正常发挥实效性；其次，风力电源本身存在分布不规则的特点，会导致和发生故障的馈线相邻的没有发生故障的馈线产生无动作跳闸的问题。最后，风力发电接入会使得原有配电网的故障水平发生改变，如果想要预防此类情况的产生，则需要针对断路器等相关保护装置开展有效的升级操作。
2.3对电能质量的影响
风力发电所产生的电流接入电路组线路之后。有有些原先的辐射状结构转变为，多电源结构。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆导致电路中的实际电流会发生一定的变化，使得整个主线路电网稳定电压随之发生改变，原有的电压调节方案显然已经不能对其进行匹配。因此就需要重新对主线路特点进行评估，重新定制新的调压方案，防止风力电源接入电网以后所产生的一些安全隐患。传统的电力输电网络一般都是一种放射状的结构，这种结构的好处就是为了保证电流保护的经济性以及运行的简单性。分布式电源接入到电力系统配电网络之中改变了这一种结构，就会对机电气保护形式产生较大影响，可能会导致电力系统的继电保护装置失灵，还可能导致电力系统保护出误操作，在馈线附近的故障问题，可能会致使本来并无障碍的馈线出现跳闸的现象。风力发电技术还会引发谐波问题，因为风力发电所产生的电能是通过一边去引入电路主线路的，其本身就是一个谐波源，这会给电网代入围绕开关频率附近的谐波分量，引发谐波问题，从而影响到，电能传输的质量。
2.4谐波
恒速恒频风力发电系统在运行过程中没有电力电子元件参与，故没有谐波产生。软并网装置含有电力电子元件，当机组在工作状态时，将产生部分谐波电流，但因为时间很短可以忽略不计。变速恒频风力发电系统因要产生恒频电能，采用了大容量电力电子元件，给电网造成了严重的谐波污染，谐波干扰的程度取决于电力电子元件装置的整体设计结构及其安装的滤波装置性能，同时也与电网的短路容量有关。此外，当风力发电机的无功补偿装置与线路电抗产生谐振，对谐波会起到严重的放大作用。
2.5新能源并网对电压偏差的影响
（1） 风力发电并网对电压闪变和波动的影响。首先从分析风力发电的特点入手，风力发电是利用太阳能，其发电效率受到温度、光照等因素影响较大，白天因晴天和阴天的温度、光照有较大差异发电量不同，晚间因温度低、无阳光不发电，从而造成风力发电输出功率变化较大，引起电压变化较大。风力发电受风速的影响较大，所以一般都在风能资源丰富的地区建立风力发电厂。风速变化造成风力发电功率变化较大，从而造成电压的闪变、波动。风力发电机组的停止和开启、出力等过程中，输出功率会发生较大的波动，电压也随之发生较大的变化，对电网造成很大的冲击，导致电压闪变与波动。并网的短路容量值越高，电压闪变波动越少。通过对电压变化原因的研究，制定相应的措施可以有效减少风力发电并网对电力系统造成的不良影响，保证电力系统正常运行。（2）风力发电并网对馈线稳态电压的影响。因新能源发电受外界因素影响，输出电压变化较大，输出功率变化也较大，并网后当新能源容量占比较大时，便提高了电网运行电压调节的难度。而现有电力系统一般都是通过投切电容器和 LTC 调压分接头来调节电压，这样的配置不能满足并网后电网安全运行对电压值的变化要求。风力发电并网后，不科学合理的电网调压方式会导致输出电压值的下降，导致用电电能质量的降低。所以要保证并网后电力系统正常稳定运行，必须针对风力发电并网对电网的影响，考虑优化电力系统的调压方式。
2.6对电力市场的影响
风力发电发展脚步的不断加快，促使发电的方式逐渐趋于多种类化发展，对促进电力市场的良性竞争存在积极影响。具体而言，用户可基于自身对电能的现实需求，包括电能的价格、质量等，更有针对性的开展供电方式的择选操作。同时，经由蓄电、自主发电等方式也可以达到大幅度降低用电成本的目的。此外，电力系统也可以更为灵活的设计相应的电力销售机制，对电力市场发展存在积极影响。
结语
风力发电规模迅速扩大，风电场并网是电力系统发展趋势。但风力发电过程中产生的电力谐波、电压波动及闪变等问题，严重影响着风力发电的效率。只有这些问题得到有效解决，才能发挥风力发电效能，使整个发电系统稳定运行。
参考文献：
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[2] 于淼，谢欢，宋玮，等.风电汇集地区SVC控制方式对电压异常振荡影响因素分析[J].电力系统自动化，2017，41（1）：73-78.
论文作者:刘潇涵
论文发表刊物:《电力设备》2019年第19期
论文发表时间:2020/1/9
标签：风力发电论文; 电压论文; 电力系统论文; 风速论文; 谐波论文; 电网论文; 电能论文; 《电力设备》2019年第19期论文;