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摘要：随着我国逐步改善和优化能源使用的结构，风电并网的规模不断扩大，发展速度逐年提升。对于大规模风电并网中所出现的一系列问题进行评测和解决，是风电并网进一步发展过程中必须面对的一大问题。本文详细分析了大型风电场运行的所面临的问题，并提出了与此相对应的解决措施，同时分析了大规模风电并网在预测风电功率等方面的重要性和必要性。
关键词：大规模风电并网；问题分析；应对策略
1、前言
为了使我国大规模风力发电的发展速度得到进一步的提升，我国相关部门应当在一定程度上加大研究风电并网技术的投入。减少大规模风电场接入后，会给电力系统的正常运行造成一定的不利影响。风力发电有以下几个重要特点：对环境的破坏性较小、储量较大和可再生。通常来说，对风能进行调度和测量是比较困难的，这是因为风力往往具有间歇性和随意性，这导致了风电场运行的波动性较大。尽管如此，风电仍然有着非常广阔的应用前景，未来几年内，风电很可能会成为三大主要能源之一，风电在电网之中所占的比例近年来逐步提升。如果不能及时将风电并网产生的负面影响进行控制，会对我国未来大规模风电并网的建设规划造成影响。因此，我们应当着力分析大规模风电并网存在的问题，并提出科学合理的解决措施。
2、现存问题及相应对策
2.1对电网电压造成了一定的影响
就目前的情况而言，我国许多地区都拥有丰富的风能资源，但这些地区往往与负荷中心距离较远，当大规模风力发电无法实现相应目标时，就必须采取较为特殊的方法才能保证负荷中心成功接收到这部分风能。现如今最常用的方法就是利用输电网来实现远距离的电力传输。从某种意义上说来，当远距离输送的风电电能功率过大时，会对电网电压造成一定的负面影响，如大幅增加电网线路的损耗，大大提高了风电场的无功需求，产生过大的线路压强，使温度大幅度下降，使电网局部电压稳定性受损等。
2.2控制风电场电压时所存在的一定问题
从一定程度上说来，当风电场风电出力所产生的场强过大，或远距离电能传输的风电功率过大时，会对电网电压的稳定性造成一定的影响。需要注意的是，为了使风电接入地区的电压保持稳定，我们应当使用符合国家有关规范和标准的双馈变速风电机组来对网架结构进行调整和控制，双馈变速风电机组应当具备一定的电压无功控制能力，这样才能使电网的作用得到最大程度的发挥，也使电力生产和传送过程中的损耗降到最低[1]。
2.3大规模风电接入容易影响电网的稳定性
当前，风电装机在电网之中所占的比例较大，由于风电接入会使得整个风电系统运行过程中的惯量、电网分布及布置和一部分电网线路的传输功率发生一定的变化，因此风电接入之后，电网的稳定性也会随之发生相应的变化。如果某一风力发电区域拥有功能非常强大的电网，为了维持该地电网的稳定电压，一旦发现电力系统运行时存在故障时，就应当确保在风电机组的运行满足规定条件的基础之上，能够始终保持电网电压的稳定，将电力系统所出现的问题进行及时的清除和修复。反之，如果某地所具备的电网较弱，那么风电机组运行过快或风电电网稳定性不佳，都会使得该地区电网电压的稳定性受到非常严重的影响和破坏。当电力系统中存在的故障被解决和修复后，风电机组依旧无法自主完成机端电压的重新建立，因此，只有由专业人员介入，采用行之有效的方法，才能维持该地电网电压的稳定性。一般来说，电网会在某一个固定的时间段接收风机所提供的无功 功率，这就会导致低电压时间的“穿越”现象。在不同电网的运行过程中，风电所占的比重不同，发生该现象的情况也各不相同，有关技术部门必须对此进行相应的调整，并寻找更加合理有效的解决方法。
此外，需要额外强调的一点是，大规模风电接入会对电网的调度及电网的正常运行产生一定的影响，也会在一定程度上影响风电功率预测的性能。为了更好地符合风电接入的相应标准，并避免对电网的运行和调度产生负面影响，就必须开展必要的风电功率预测工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由此可见，有关技术部门在控制电网电压稳定性的同时，也要对电网调度和风电功率预测等多方面给予足够的关注和重视[2]。
2.4对电网内部的电流水平和电能质量产生影响
大规模风电并网除了会对电网电压的稳定性和电网调度产生负面影响之外，还会在很大程度上影响电网短路时的电流水平和产出电能的质量。相关的科学研究结果显示，风电场电网短路时的电流容量与风电场发电与否密切相关，风电场发电与不发电时，两种状态下的短路容量存在较大差距。风电场接入对短路容量有着较大的正面影响；而与风电场距离较远的短路容量受风电场接入的影响却微乎其微。因此，当大容量风电场接入电网之后，应当更新风电场周围的各项设施设备。
2.5引起电网电压波动和闪变等电能质量问题
由于风速的随机波动特性以及风电机组运行过程中受湍流、尾流效应、塔影效应的影响，导致并网风电机组的输出功率波动，从而引起电网电压波动和闪变等电能质量问题；而变速风电机组中大量使用的电力电子变频设备则会带来谐波和间谐波问题，因此还需要对风电机组电能质量进行测试，为中国风电的健康发展把好风电机组产品的入网关[3]。
3、大规模风电接入对电网调度运行的影响及风电功率预测的必要性
通常来说，我国存在丰富风能资源的地区往往并没有强大的经济实力，因此无法负担大规模的风电电力开发；且地区电力负荷的特点往往与风电场电力功率的特性不相匹配，这会进一步提升大规模风电接入电网后电网调度和控制的困难程度，也需要风电场为电网的运行配备数量更大的备用电源，这也就会进一步加大电网建设的经济成本，使欠发达地区面临更重的经济负担，甚至可能反而阻碍了当地经济的发展。
风电注入使得电场内存在更大的等效负荷峰谷差，因此常规电源也就相应地需要提升调节有功功率的能力。由于风力发电存在较大的随机性及间断性，大规模风电的接入会给电网调度等方面带来新的问题，也会导致对额外备用容量的要求有所变化，因此电网建设必须采用相对保守的方案，这样才能控制风功率的波动，保持电网的稳定性；当预测风电功率工作的开展足够顺利且预测结果的准确程度较高时，将风电功率与负荷预测的曲线相叠加，就可以使发电机组的组合得到一定程度的优化，从而提升发电机组的运行效率，并压缩电网运行的成本。
当前，诸如德国、丹麦等几个风电发电技术已经比较成熟的国家都已经逐步建立起了科学而完善的系统来完成风电功率的预测工作，这样一来就能够使电网调度等各项工作顺利展开，也能够将风力发电接入所带来的种种负面影响所带来的损失降到了最低。我国有关科研部门也应当顺应国际风力发电发展的潮流，在此背景和环境下，充分利用国际合作项目的所提供的便利和优势，学习海外的先进技术，建立起更适合中国发展风电所需的风电功率预测系统，为我国的风电发展提供更加坚实的基础[4]。
4、结束语
综上所述，研究大规模风电并网所带来的一系列问题在当下来说是非常有现实意义的，其不仅能够使我们认清我国发展风电的现状，也能够为我们寻找有效解决方法提供详实的信息和资源。随着经济的发展和科技实力的进步，风电行业的发展速度不断加快，风电并网所带来的问题现如今已经得到了有关部门的高度关注。基于当今时代变化的背景，大规模风电并网的发展面临着新的挑战，当然也获得了新的发展机遇，风电作为一种可再生的清洁能源，能够带来巨大的经济效益与环境效益，因此我国必须抓住发展机遇，直面挑战，解决问题，促进其健康快速发展。
参考文献：
[1]孙力勇，谢赐戬，戈阳阳，等. 大规模风电并网问题分析及应对策略研究[J]. 东北电力技术，2015，36（10）：1-4.
[2]苗宝平. 大规模风电并网引起的电力系统运行问题及应对策略研究[J]. 科技视界，2014（1）：332-332.
[3]赵龙，汪宁渤，何世恩，等. 大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及对策[J]. 电子测试，2015（9）：87-88.
[4]大规模风电并网系统暂态稳定分析及控制[D]. 哈尔滨工业大学，2017.
论文作者:朱浩波
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第28期
论文发表时间:2019/8/26
标签：风电论文; 电网论文; 电压论文; 功率论文; 机组论文; 风电场论文; 稳定性论文; 《建筑模拟》2019年第28期论文;