摘要：在绿色经济不断发展背景下，进一步加强新能源的研究与应用对推动社会经济发展有着重要意义。风力发电作为当今我国较为成熟的新能源产业之一，但由于风力发电并网会对电网电能质量造成影响，这就需要采用相应的措施环节二者间的矛盾，提高风力发电的应用范围，确保电网电流与电压的稳定性。基于此，本文首先分析风力发电特点，阐述风力发电对电力系统的影响，进而提出相应的缓解措施。
关键词：风力发电；电力系统；影响
1风力发电的优势
在新能源产业当中，风力产业在我国仅次于太阳能产业，并且发展速度极快，已经成为当今最具大规模开发、商业优化前景的可再生能源，全面发展、开发可再生清洁能源，对于提高能源供应，加强能源产业结构、降低生态环境污、确保能源安全、推动经济发展、构建和谐作用有着极大的价值。风电也已经成为了煤电、水电后的第三大常规能源。风电在运行当中有着无污染、绿色性特点，在风能转换电能过程中，往往值降低了气流的速度，不会给大气造成污染问题。通过风力发电能够降低常规能源消耗问题，同时还可以减少二氧化硫、二氧化碳的排放，对保护环境、促进生态平衡、改善能源结构有着重要意义。在水电后风力发电成为了开发成本最低的清洁能源，随着我国大力推动风电产业的发展，风电技术的研发能力也不断提升，风电成本在不断降低。预测 2020 年风电上网电价会和煤电、水电持平。此外，风电规模不断扩大，给风力发电装备制造企业提供了广阔的空间与前景。风力发电机组涉及到了材料、机电、控制、钢结构等多专业、多学科机电一体化产品，实现了产业化发展，并带动了相关产业发展，有利于推动我国绿色经济发展，由此可见，风电产业已经成为了当今我国十分重要的新兴产业。
2风力发电对电力系统的影响
（1）对电力电量平衡的影响。由于风力发电存在着不稳定、不可控性，而电网运行要求决定的稳定，风力发电无法满足并网的稳定性、连续性、可调度性的要求，这些不稳定的输出功率会对电网直接造成冲击。再加上风力发电的不可预知性，调度人员无法对风电进行有效的发电计划，从而造成系统运行成本、备用电源、调峰容量、安全稳定性造成极大的影响。及时是强行调度，也需要从电量、电力平衡方面考虑，可能有几万千瓦风电无法消纳，并网电力电量平衡难以做到。（2）对电流潮流影响。风力发电并网会直接对电网潮流分布、事故潮流转移造成影响。同时，也会对暂态稳定性、频率稳定性、电压稳定性、动态稳定性造成极大的影响，风电场有功功率和风速有着直接关联，但是风速大小无法控制或预测，并且当今没有较好的策略对风电功率进行预测。这些因素都有可能造成风机脱网，造成电网潮流产生较大的转移与波动。其中，风速是最大的影响因素，如果风速低于 3m/s，风机处在非并网形态，如果风力大于25m/s，并网可能造成脱网问题，诸多风机可能会造成区域气象影响，甚至是全部脱网。此外，很多风机不具备低压穿越能力，如果这些风机电压偏差超出了 0%，也会造成脱网问题，这就表示远方故障电压短时波动会造成风机脱网，如果风机数量非常多，就会造成大面积的转移问题。（3）对电网稳定性的影响。在电压稳定性层面上，需要对并网风机场运行情况有一个明确的认识，如果风机场是处于高频率状态时，受端负荷的系统会转变成为送端系统，结合各国风场的运作管理经验可知，此时电压稳定性会直线下降，并且暂无解决对策。出现此类问题主要是因为风电场无功功率造成的结果，风电场无功负荷可以看做为正的无功负荷，由于无功功率直接影响电压稳定性，所以风电并网会造成电压稳定性降低，甚至是造成电网崩溃，对整个电网造成极大的影响。在普通的电力系统当中，系统电力负荷增加会造成扰动问题，但是在并网的状态下，系统扰动的主要因素转变成为了风力变化以及风电场运行功率，如果出现较大的变化就会对电网造成极大的扰动。在频率稳定性层面上，如果电力系统受到了干扰，往往会降低电压，从而造成部分不带有低电压穿越能力的风机出现故障下跳机。随着电网中的风电不断加入，风电在整个电力系统当中占用比例也越来越高，这就造成了有功功率缺乏，导致频率下调。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆同时，即使是具备了低压穿越能力，风电机组在穿越时也会降低功率，直接影响到系统整体频率，扩大了系统故障范围，影响十分严重。通过分析机组运行特点可知，风机制造厂在风机保护系统当中往往会设定低频与高频调机的阈值，如果风机低频调机设置为 49Hz，高出现有部分的低频装载装置动作定值，在不断增加接入电力系统比例中，如果出现了低频事故问题，则风机固有控制保护和电网三道防线则无法很好的配合，也就会对电网稳定性能造成影响，风机占用比例越大，影响越大。（4）对电能质量的影响。由于风力的不可控特性，因此所生成的电能是低质量电能。部分风机接入到电网时，会严重影响电网系统的供电质量。一方面，风电并网会造成电压波动和闪变。由于风电都是采用软并网方式，但是在启动过程中依然会出现很多的冲击电流。如果风速高于切出风速，则风机会自动退出额定输出状态。如果风场风机都是同时发生动作，则会起到更多的影响作用。另一方面，风速变化与风机塔效应都会造成输出波动，并且波动会直接造成电压闪变频率范围内，即低于 25Hz，所以，即使是风机正常运行也会带来闪变情况，影响电能整体质量。
3加强风电对电力系统运行价值的策略
想要提高电网运行价值，其核心就是强化风电并网的质量，在确保安全性、稳定性基础上，再重点考虑经济层面。1.风力发电厂规模方面。①衡量风力发电规模指标。穿透功率极限作为最为重要的指标之一，是指在电力系统当中风电场装机容量占据总容量的（最大）比值。也就是表征系统可以承受最大的风电装机容量。结合国际使用情况，通常穿透功率要达到 10%或以上。电路容量直接体现网络构造的强弱，并且二者成反比，也就是容量越大，电气距离越小，连接更加紧密。接入点短路容量表示风电注入功率的灵敏度，加结合风电场短路容量指标，要求不得超过 10%。②风电场最大注入功率除了会受到风电场自身运转特点影响以及系统设备调节影响，同时还会受到电网构造影响。这是因为受到风电场接入点负载性能、风电场电网连接方式、系统机组调节能力、风电机组类型、无功补偿、区域负荷特点等因素。2.改良电能质量。①电网构造改良。风电机组出现电压波动和闪变，主要是由于风电机组公共节点短路比以及电网线路比造成的。短路比大小决定了电压闪变与波动大小。从而造成平均闪变值产生变化。而采用人为因素敢于的方法让风电机组分时段暂停，这样即可减少在机组开启、停止对电网造成的影响。②安装电力电子装置。针对风电并网对电网系统带来的负面影响，可以采用双向晶闸管接入到电网当中，并通过电流表达出对晶闸管导通角的掌控，在实现风电并网之后，将双向晶闸管短接，从而提高并网过程的平滑性。3.完善产业体系，提高投入力度为了促进我国风力发电的发展，首先需要培养相应的人才，建立完善的服务体系来让其得到发展的基础；同时对现有的资源进行统计和整合，及时制定风力资源评价标准，对研究机构提高投入力度，提高风电场设计水平，从技术上解决风电并网技术中的水平，这也是风电大规模发展的必要条件。
结束语
综上所述，发展新能源产业是推动我国绿色经济发展的重要举措。针对风力发电并网问题，由于基础层面上的限制，当今还有没一种完美的并网措施，但可以通过加强风场设计、加入补偿设备、增加短路比降低风力发电的影响。未来随着技术上的不断发展，风电并网将更加有效、安全，不断提高新能源的使用比例。
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论文作者:曹瀚南
论文发表刊物:《电力设备》2018年第26期
论文发表时间:2019/1/16
标签：电网论文; 风电论文; 风机论文; 风力发电论文; 稳定性论文; 电压论文; 电力系统论文; 《电力设备》2018年第26期论文;