摘要：随着我国电网建设的快速发展，电力资源的配置更加合理，为了满足跨区域配置的需求，并充分发挥开再生能源的作用，应对影响电源电网协调规划的各个因素进行全方位的考虑。风力发电属于可再生能源的一种，其具有波动性与间歇性，在接入电网后会使功率发生波动。为了保证风力发电接入的高效性、安全性与稳定性，应对电源电网进行系统的、科学的协调规划，在此基础上，风力发电的作用才能够得到充分的发挥，进而并网的效益才能够更加显著。因此，本文对考虑风力发电接入的电网规划进行分析与研究。
关键词：风力发电；接入；电网规划
风电是最新的一种发电模式，和水电、火电以及核电等相比，其间歇性较强，而且对于风电规划的建设没有科学的依据。进行风电接入电源电网的协调和规划是一项较为复杂的工作，需要考虑到相应的气象数据以及负荷信息等因素，要按照科学的规划途径以及规划模型来进行。现如今的电源电网规划还存在着一定的局限性，进行风电接入对于系统的诸多方便都具有较高的要求，还要充分考虑到规划方案的成本。
1风力发电的特点
在风力发电的过程中，由于其本身的特性，使得风力发电具备其他能源发电所无法具备的3个特点：
1.1随机性和不可控性
风资源是不受限制的，人们无法对其进行控制和存储，在利用风资源发电的过程中操作人员也无法通过调节和控制对其进行发电，而是根据风资源的变化而发电的，所以风力发电具有随机性和不可控制性。
1.2不可调度性
由于风能具备不可控制性，使得在发电的过程中不能根据风力负荷的大小，对发电进行有效的调度，从而为风力发电的调度带来了重大的压力。
1.3发电形式的多样化
在风力发电的过程中由于其本身的特性，所使用的发电形式也是多样化的，如利用同步发电机、异步发电机或者是双馈感应发电机对风能进行发电。
2风力发电接入对电网规划的影响
风力发电是风能转换为电能的过程，由于风能具有变化性的特点，从而使得风力发电机组的出力具有了随机性和不确定性的特点。当风力发电机组接入电网时，这种随机和不确定的特性将会对电网的运行可靠性造成一定程度的影响，具体而言，在电网规划时，需要更多的备用容量和常规机组启停次数，才能满足系统稳定运行的要求。由于季节和昼夜均会对风力发电机组的出力造成影响，从而增大了机组的调节和控制难度，当风电接入电网时，会使等效负荷峰谷差进一步增大。同时，由于大部分风电场的所在地都距离负荷中心较远，加之网架比较脆弱，使得风电接入电网后，现有的网架结构无法满足安全、稳定运行的要求。
风电接入对电网规划的影响主要体现在如下几个方面：其一，风电的出力特点使其在并入电网之后，会导致系统的运行可靠性下降，这就要求在电网规划时，要加入更多的备用容量，致使电网的规划难度增大；其二，因风速的变化具有无规律的特点，从而使得风电的出力存在波动性，它的接入会使电网的运行稳定性有所下降，甚至会造成电压和频率失稳的情况，所以在电网规划时，需要充分考虑风电并网后，对电压和频率的影响；其三，当电网的用电负荷处于相对较低的状态时，若接入容量过大的风电，则需要停运部分常规发电机组，以满足调峰的需要，所以在电网规划时，需要考虑风电对调峰造成的负面影响；其四，在对电网进行规划时，需要考虑一些不确定的因素，如电源的投资成本、负荷的增长速度等等，而风电的接入会使这些不确定的因素变得更加复杂。
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3风力发电接入的电网规划策略
风力发电虽优势显著，但其对电网的影响也不容忽视，这就要求我们立足实际，制定合理可行的办法加以改善或解决，以此推动清洁能源和电力事业健康发展。具体可参考下述几点建议：
3.1切实优化风电场规划
要想进一步降低风力发电对电网的影响，需要以合理的规划为基础保障，其中规模大小尤为关键，而风电的极限穿透功率以及短路容量比常常用于分析评价电网规模。具体而言，风电穿透功率是指在正常运行状态下，电网可承受风电装机容量的最大值，一般情况下，10%较为可取，但要求综合考虑风电场发电设备、运行特性、接入网络结构等诸多因素；而短路容量比则是指电力系统与风电场连接公共点短路容量之间的比值，该值越小，说明越能抵抗风电扰动，3.3-5%是经验数据，可是也需要视情况而定，因为若考虑不周，设计不当，风电场的规模会受到约束。
3.2考虑风电综合系数
在风电接入的电网规划中，需要考虑如何在有限的规划成本内，实现风电利用效率最大化的目标，并尽可能减轻风电接入对电网规划的影响。鉴于此，在电网规划时，应充分考虑风电综合系数，这是一项技术指标，主要由以下两个部分构成：一部分是线路建设成本，另一部分是风电利用效率，该指标能够如实反映出两个部分之间的关系。下面提出三种规划模型，为电网规划方案的决策提供参考。第一种规划模型是以风电综合系数作为目标函数，构建模型的最终目标是实现最大化的风电综合系数，可将功率平衡、线路潮流及风力发电机组的出力上下限作为约束条件；第二种模型是将风电综合系数转化为线路投资的年均收益率，以最小化线路投资作为目标函数，约束条件与第一种模型的约束条件相同；第三种模型是以风电利用效率最大化作为目标函数，通过对线路选择进行分段优化，找出对风电利用效率增长最有利的线路，再进行求解确定出最大值。当电网规划追求资金利用效率时，可选择第一种模型；当存在资金约束和收益率要求时，可以选择第二种模型；如果追求最大化风电接纳效果，则可选用第三种模型。
3.3增强风电场动态特性
增强风电场自身的动态特性也不失为一种降低其对电网影响的有效措施，常见的方法包括：选用先进的风电机型，应具有一定的低电压穿越能力，功率因数在线可调；进行动态无功补偿，以期使系统的动态特性得到改善；适当提升功率因数，用于风电场运行条件的优化；电网保留一定的无功备用容量，以保证正常运行方式下，突然失电时能保持电压稳定；配备故障快速处理系统，即在故障出现后，切除一定数量的风电机组，以抑制无功功率的吸收，从而快速恢复电压，维护系统安全运行。此外还有一些措施利于增强系统的抗干扰能力，如将PSS附加在励磁机上，将功率震荡阻尼回路设置在FACTS系统中，增设合适的串并联补偿装置等，以此实现功角稳定性的改善。
3.4加强电压稳定性的控制
在风力发电的过程中，加强电压稳定性的控制不仅可以对电网电压进行很好的控制，而且还可以对电压的节点进行稳定，降低电压的波动性。因此，可以利用分组投切电容器的方法对电网系统进行无功补偿，并在风电场的出口安装静止武功补偿器，对风电场的节点电压进行稳定，从而降低风力发电对电网电压的影响，确保电网系统的稳定性。
结束语：
综上所述，风能与常规能源不同，由于风速的随机性，风电出力波动也非常明显。在规划的过程中，不仅要考虑线路接入，还需考虑系统的调频、调峰能力及相关容量规划。所以，通过风电和负荷的波动性分析获得所需调节机组的容量后，可建立电源电网协调规划模型，将调节机组的选址作为优化变量之一，最优化线路规划，并获得综合最优方案。
参考文献：
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[2]贺志斌.浅谈风力发电对电网的影响[J].科技创新与应用，2015（5）
[3]关国英.浅析大容量风电并入电网对电力系统的影响[J].机电信息，2014（09）
论文作者:张鹏程
论文发表刊物:《电力设备》2018年第28期
论文发表时间:2019/3/12
标签：电网论文; 风电论文; 风力发电论文; 电压论文; 模型论文; 风电场论文; 系统论文; 《电力设备》2018年第28期论文;