【摘 要】电力系统运行的过程中，风电起到的作用是至关重要的，因此，我们要深入研究风电对电力系统运行的价值，明确其价值可以有助于我们更好的做好风电系统的研究工作，提高风电系统运行水平。本文针对风电系统运行展开探讨，研究了风电系统运行过程中的风电应用情况，总结了风电的应用价值，希望可以为今后的风险系统运行提供参考。
【关键词】风电；电力系统；运行；价值
1 前言
风电对风力系统的运行有很大的帮助，科学合理的应用风电能源，将能够促使风电系统更好的运行，从而节约很多的能耗，同时，还有利于我们更好的把控风电系统的运行情况。
2 模型和仿真系统
2.1 风力发电机组装置模型
如今，风力发电机组的单机容量越来越高，单位千瓦重量越来越轻，转换效率越来越高。DFIG是一种可以灵活变换转速，这使风能利用效率得到提高的风力发电机组，目前已成为风电场的主导机型。DFIG采用的控制技术可以分为恒功率因数控制与恒电压控制。可以说DFIG的使用是风力发电技术的革新的重要体现。
2.2 风电场模型
此文主要是针对风电场接电网后，在哪些方面给电网造成损害的研究。因为目前所探究的风电场还没有建好，没有详细的内部资料，所以此文中的风电场用一台特定的风电机组模型代替，风电机组模型容量与电场一致。
2.3 仿真系统的应用
此文以我国某省一个即将大规模接入风力发电的地区电网为研究对象，这里的电网距主网的电气较远，网架结构不坚实。其地理位置接线、外围虚线所包含的电网为大规模接入风电的地区电网，策划装机容量为400MW的大型风电场A升压至220kV后直接接入节点1，线路1-2为风电场的送出线路；地区电网内的3、4、5节点分别从一次变的66kV侧接入多个容量在50MW以内的风电场。
3 风电对电力系统运行的价值
电力系统的发电计划是根据负荷预报对未来几天内的发电机组发电功率做出安排，除了要满足技术约束外，还应该保证：（1）系统具有较强的负荷跟踪能力，响应分钟级或小时级的负荷波动；（2）要有足够的旋转备用，以弥补负荷的突然变化和预期外的发电机开断所引起的功率失衡。
大容量燃煤机组与核电机组在满负荷时效率最高，通常安排这些机组带基荷。为了不违反机组运行的下限，基荷机组的总容量应略低于系统的最小负荷水平。腰荷一般由参与经济调度的机组和调频机组承担。经济调度机组如老式化石燃料机组，主要用于跟踪负荷小时级的变化。调频机组可以是蒸汽机组、柴油机组或水电机组，其响应速度较快，可以跟踪负荷分钟级的变化。燃气轮机运行成本较高，一般安排带峰荷。
假定风电机组是“不可控机组”，即在发电计划中对风电采取不干预的策略，其风电机的发电功率完全取决于风速条件。在这样的调度原则下,当风电在电力系统内的比例达到一定程度以后，常规机组承担的突变性负荷将更大。比如原来风电场承担一定容量的负荷，运行一段时间以后由于风速增大，超过风电机组的切出风速(或风速太小，低于风机的切入风速)，因而风电场输出功率在几分钟到十几分钟内就会变为0,其原来所带负荷将由旋转备用机组承担。由于这种情况是经常发生的，因此在电力系统内需要适当提高旋转备用的比例，以维持电力系统运行的可靠性水平。再比如，夜间负荷低谷期往往是风电机发电功率较高时段，风电场的发电功率很可能过剩，为了不限制风电场的输出功率，不得不减少在线运行的基荷机组数量，改由经济调度机组发电。此外，风电的随机波动与负荷的波动叠加在一起，因而使常规机组需要承担的小时级或分钟级的波动负荷将更大。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆其结果是：（1）使得经济调度机组代替效率高的基荷机组承担更多的负荷；（2）如果基荷机组所带负荷低到不能接受的水平时则要放弃风电；（3）分钟级的负荷波动则需要系统安排更多的常规机组参与调频。
由上可见，为了不限制风电场输出功率并维持电力系统的可靠运行，电力系统的运行方式需要适当调整。调整后电力系统的旋转备用容量增加了，部分负荷从生产成本较低的高效机组向生产成本较高的调频或经济调度机组转移，因而调整的直接后果是增加了电力系统的费用，带来了惩罚性成本，风电的价值也就打了折扣。
4 降低风电对电力系统产生干扰的措施
尽管风电接入一定程度上促进了发电效率，提高了发电性能，但是与此同时，由于电能自身的特殊性，并在外界多种因素的影响，会影响到电力系统的安全与稳定性。为了降低风电接入对整个电力系统造成的负面影响，可以通过以下几种方式来进行控制。
4.1 调整保护装置
当风电场接入了配电网以后，需要全面考虑发电机中所能产生的故障电流，并要重新调整配电装置，整定配电网络保护。需要在全面考虑与分析电网与电场联网线路功率的基础上，对各个配电装置进行调整，确定电流的流向。在对配电器进行调整时，需要严格遵循终端变电站方案进行。依靠配电网的保护来切除系统的故障，接下来采用孤岛保护、低电压保护等措施，逐一对风力发电机组进行切除处理，当出现运行故障时，可以切断整个系统与电场的连接，当故障解除以后，在相关系统的控制下，可以实现风电机的重新并网。
4.2 提高电压稳定性
风电接入会对电力系统的稳定性造成严重干扰，为了降低其干扰程度，可以有多种方法进行控制。首先可以进行无功补偿，这是当风力发电场接入到电网后提高电力系统稳定性的重要途径。通过适当的增加电容器补偿容量以后，能够使电力设备出现短路障碍后的稳定性能提高，当进一步处理以后，可以改善整个系统电压的稳定性。其次，可以通过采用双馈异步类型的发电机。在现阶段，风电场使用频率最高的风电机就是双馈异步发电机。在实际应用过程中，该机组中的定子与电网直接相连，转子通过双PWM与电网相联，实现转子交流励磁，通过坐标变换就可以实现转子的交流励磁电流有功、无功解耦，实现有功、无功功率的灵活控制，进而改变了功率的因数，不仅可以提高系统运行的稳定性，同时还能够省去了安装无功补偿装置的环节。此外，还可以应用合适的储能装置。由于超导储能型的装置具有相应速度快，调节能力强及转换速率高等特点，不仅可以进行无功率的调节，还同时还可以进行有功、无功的控制，并且具有较高的灵活性通过降低输出功率产生的波动，来提高电压的稳定性。
4.3 改善电能质量
在并网后电场中连接点短路比（SCR）与电网线路电阻比，也就是X/R是影响到电力发电场电压波动与闪变的主要因素。SCR越大，此时风力发电机组所引起的电压波动和闪变也会越小。当电网线路的X/R比较为适中时，无功率所引发的电压波动就会对有功率所引起的电压波动进行补偿，通过这种方式，可以减轻平均闪变值。
结束语
综上所述，风电对电力系统运行的价值很大，所以，今后应该更加重视风电的价值，不断发掘风电之中尚存的一些价值，只有这样才能够提升我国风电系统运行的质量和水平。
参考文献：
[1]赵群，王永泉，李辉.风力发电现状与发展趋势[J].机电工程，2015，23（12）：16-18.
[2]唐炼.世界能源供需现状与发展趋势[J].国际石油经济，2015，13（1）：30-33.
[3]李亚西，武鑫，赵斌.世界风力发电现状及发展趋势[J].太阳能，2014，15（1）：6-7.
[4]薛志英，周明，李庚银.大规模风电接入电力系统备用决策评述[J].电力系统保护与控制，2013，02（16）：17-18.
论文作者:郭丽婷
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9月第17期
论文发表时间:2016/11/11
标签：风电论文; 机组论文; 电力系统论文; 负荷论文; 电网论文; 系统论文; 风电场论文; 《低碳地产》2016年9月第17期论文;