周磊
（国网江苏省电力公司盐城供电公司 江苏盐城 224002）
摘要：风电并网是一种新的发电形式，其实现了对风能这种可再生资源的充分利用。由于风速具有变化性，而且较难掌控，所以在应用风能的过程中，具有一定的技术难度。电网规划中，风电的发展如果难以保证稳定，将影响到电网的持续发展。目前，风电并网中，较为常见的问题之一是系统继电保护受到的影响，下文对此进行了分析与探讨。
关键词：风电并网；继电保护；影响
引言
风能是一种新型的清洁能源，能够最大程度地降低对自然环境的污染，但是由于风能自身有着较为突出的间歇性和随机性特点，致使风能发电同传统发电厂动力发电存在明显的差异。基于此，风能发电拥有传统发电机组所不具备的特性，并网建设后在一定程度上将会对电网系统正常运转产生影响。但就当前风电场建设现状而言，自身规模较小，并网后产生的影响并不突出，但是随着风电场规模的扩大，风电并网对电网系统的影响必然随之扩大。由此看来，深入风电并网对电力系统安全稳定的影响研究，是十分必要的。
一、风电并网的特点
1、稳定性差
与传统意义上的发电方式相比，风力发电作为一种新型的可再生绿色能源具有其自身独有的特点，其中表现最为明显的就是间歇性及波动性。这主要是风力发电离不开风力电源，而风力资源并不是一成不变的，有时多，有时少，同时，风的速度以及方向也不是固定的，使得利用风力发电时存在很大的不确定因索。这就导致利用风力进行发电时，电力供应量存在着间歇和波动，在一定程度上决定了风力发电缺乏稳定性，使得整个电力供应系统的稳定性比较差
2、能量储备困难
在进行风力发电的时候，如果是单独运行发电机，进行连续地供电，就需要发电机要储备一定的能量。这就需要用于风力发电的发电机必需要具备能量储备的装置，这样才能在风力较小的时候及时供能，以防由于风力不足而造成的供电中断等现象的发生。此外，针对风力发电所具有的间歇性问题，在风电并网容量较大时，还需要发电装置将其储备的电力供应出来，进而保证整个电网系统功率稳定，使整个系统安全稳定地运行。可是由于技术方面还存在一定的不足，能量存储的实施上依然存在困难。
3、能量密度较小
与一般类型的煤炭以及水利等发电装置相比而言，风力发电装置也想产生与其他发电类型相同的电量，那么风力发电所用的设备就要比其它类型发电设备多出许多。也就是说，同等体积的发电设备，利用风力进行发电的设备，所能够产生的发电量往往小于利用其它可再生或者不可再生资源进行发电的设备。因此，利用风力进行发电时，发电设备所能够产生的电力容量密度往往都比较小。
4、发电效率不高
风力发电的主要装置是风轮，在发电的过程中，风轮所产生的效率从理论上来说是59.3%。但在实际的发电过程中，其产生的效率远远达不到59.3%，这就使得整个风力发电的效率较低。
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二、风电场并网对电力系统的影响
1、对电压的影响
由于风力发电具有很大的随机性，所以机组的突然投入与退出对系统电压的影响也不容忽略。当风电系统突然投入时，以感应电机作发电机的固定转速风电机组投入运行时引起的电压暂降比较严重，因此为了减小风电机组投入操作引起的电压暂降就要通过风电场中心管理系统来控制风电机组启动时的电压和出力，避免同时投入多台机组。这种控制思想适用于所有类型风电机组的风电场。当风电系统突然退出时，与常规的大容量电厂退出运行时系统由于突然失去大量无功注入而存在电压崩溃的危险不同，属于感应类发电机的风电场退出运行时，可能会产生大量的无功富余而有过电压的危险。因此，有必要在风电场的接入点选择性地安装快速无功补偿设备。
2、对电网调峰、调频的影响
风电机组的大规模并网制约了电网对风电的调峰能力。为了保证接收风电机组并网而不影响全网的稳定运行，调度人员必须利用全网的调峰、调频能力进行统一平衡。由于风电机组输出功率的不稳定性导致系统调峰困难，同时迫使正在运行的火电机组不得不参与系统的调峰、调频工作，但是火电机组的调节能力无法适应风电机组功率变化的节奏，因此导致了电网系统频率的不稳定性，达不到对频率的考核要求，同时也降低了系统运行的经济性。
三、风电并网对系统继电保护的影响
1、对线路零序电流保护的影响
风力发电机组升压变压器一般采用Yn/△型接线，在定子绕组或引出线接地故障时，要求发电机的零序电流保护动作于跳闸。保护动作电流Idz的整定计算原则为:躲开风力发电机在起动过程中由于三相电流不完全对称而出现的三相不平衡电流。按此原则整定的Idz值较小，若难以躲开引出线相间短路时所出现的不平衡零序电流，则可考虑将零序电流保护加入一定延时。配置两段零序电流保护，零序电流I段保护动作于跳闸，零序电流II段保护动作于告警。其中零序电流定值按躲过电机外部单相接地时的零序基波电流来整定，零序电流延时可整定为较短延时。
2、对光纤电流差动保护的影响
风电场送出线路的光纤电流差动保护需要根据被保护线路两端的电流信息进行判断。由于风电场在故障期间提供的故障电流可能非工频，对于常用的傅里叶级数算法，无法准确提取风电场侧故障电流基波相量，因此，送出线路上基于线路两侧电流基波相量得到的差动电流、制动电流会存在一定的波动，而不是恒定值。考虑到风电场的弱馈特性，在线路故障期间，风电场侧提供的故障电流与系统侧故障电流相比非常小，因此会降低风电场侧电流非工频带来的影响。根据电流差动保护动作原理，保护的动作电流为两侧电流相量的和电流，在区内故障时该和电流仍然很大，而区外故障或正常运行时，该和电流为零。因此，从保护动作原理上，光纤电流差动保护仍能正确判别区内外故障。
3、对纵联方向保护的影响
由于风电场的弱电源特性，系统故障期间，风电场提供的短路电流很小。考虑到风电场侧提供的短路电流包含的非工频分量较多，电流频率偏移工频，对基于工频信息的微机继电保护而言，由于保护的滤波算法会对保护安装处的非工频故障信息进行滤波，当Crowbar保护动作后，风电场侧保护装置感受到的短路电流更小甚至接近于零。当风电场送出线路发生区内故障时，由于风电场提供的短路电流非常小，风电场侧作为弱电源侧启动发信元件可能不动作，风电场侧的保护将无法发出允许信号，被保护线路的对端接收不到允许信号，即使方向元件动作也不能作用于跳闸，最终可能导致两侧保护均发生拒动。
结语
随着技术的不断发展，应该说风力发电技术已经得到了长远的发展，风电接入电网的比例也日益提高，这对减少煤炭发电污染和降低发电经济成本、环境成本都大有裨益，当然我们也需要看到我国的风力发电技术和风电并网技术同发达国家的一些差距，要不断投入资源，加快研究、设计和生产的步伐，促进风电事业快速发展进步。
参考文献
[1]卢焕丽，康积涛，罗强.风电并网对电力系统电压稳定的分岔影响[J].中国电力，2014（1）：75-80.
[2]杨家然，罗晓芬.浅谈大规模风电接入对电力系统的影响[J].电气开关，2013（4）：11-14.
[3]李国庆，赵萌姣.选取STATCOM最佳安装位置改善风电并网系统电压稳定性的研究[J].东北电力大学学报，2015（1）：46-51.
[4]袁义桃，康积涛，吴小刚，等.含双馈风电机的电力系统电压稳定性分岔分析[J].中国电力，2014，47（3）：42-47.
[5]邹志翔，周克亮，袁晓冬.风电场接入对周边地区电网电压稳定性的影响分析[J].电网技术.2011（11）.
论文作者:周磊
论文发表刊物:《电力设备》2016年第12期
论文发表时间:2016/8/25
标签：电流论文; 风电论文; 风电场论文; 机组论文; 电网论文; 系统论文; 风力发电论文; 《电力设备》2016年第12期论文;