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摘要：近几年，我国大规模停电现象经常发生，特别是用电高峰期各地区会轮流停电，人们开始重视能源危机。基于环保考虑，风力发电以储量大、无污染和可再生的优点从众多新能源中脱颖而出，将风电接入电力系统成为我国解决能源危机的重要措施。但是风电的随机性、波动性、间歇性给电力系统带来很多负面影响，随着我国电力系统接入风电量的增大，其对电力系统的影响也越发明显。
关键词：风电接入；电力系统；影响
现阶段经济效益最好的一种可再生能源发电技术是风力发电。由于能源的快速发展趋势及国家在政策上高度重视可再生能源发电，我国风力发电建设进入了高速发展阶段。我国风力资源比较丰富，但是也存在着难开发问题。比如适宜大规模开发风电的部分地区一般都在电网末端，因为此处电网网架结构比较简单薄弱，所以风电接入电网后，可能导致电网电能的质量降低、电网稳定性变差和继电保护遭到破坏等问题。
一、风电场特点
风是随机和不可控的，并且风能不可存储，不可能和水电、火电等常规电厂一样可以通过调节水轮机闸门、汽轮机汽门来控制出力，所以风电机组发出的电能也是波动的、随机变化的。由于风能的不可控性，因而不可能根据负荷的大小来对风力发电进行调度，给调度带来不少压力。现阶段广泛采用的风电机组属于异步发电机，虽然在机端出口处装设无功补偿电容器组，但在输出有功功率的同时，发电机仍然会从系统吸收无功功率，其无功需求是随着有功输出的变化而变化的。
二、电力系统恢复过程中的技术问题
2.1启动机组的磁问题
发电机的磁问题在本质上是一种谐振问题主要是由电容过大引起的电压升高的现象。当发电机的线路过长时就容易导致线路的电容变大，从而使发电机产生磁现象。在这种现象的作用下，发电机两端会产生一个电压，进一步加大的磁现象。线路越长这种现象就越明显。当达到特定数值时，这一电压就会对线路产生破坏，设置造成一定的安全隐患。
2.2空载线路的过电压问题
这一问题主要发生在线路启动的时候。在线路重启时，需要将电源置于空载的状态下进行启动电阻的供电。空载线路也有一定的阻值，在长时间的运作下会产生电压。当电压超过规定值时就会对线路的正常运作产生影响，甚至阻碍系统的正常恢复。线路充电过程中的开关倒阐操作瞬间引起的相对地或相间瞬态过电压即操作过电压也需密切关注。
2.3频率控制问题
电网中的电流频率与电力系统的负荷密切相关。电网中的频率主要通过调速器来控制。在恢复电力的初期，为控制电压的大小，会在电路中增加一个负荷，到后期这一负荷会对电力频率的控制产生较大的影响。一般而言，恢复负荷时，频率较前3次下降不得大于1．OHz，指定的中枢点电压不应低于0.85pu．；机组再次增加出力时，不应使频率较前次上升0.5Hz。控制人员在操控的过程中应当密切关注电路中频率的变化，尽量将负荷量控制在电路总负荷的5%以内。
2.4动态稳定问题
在进行电力恢复的起始阶段，电网的稳定性较差，结构也较为松散，电力的运行会受到多种不稳定因素的干扰，在这一阶段系统的动态稳定性是控制的关键环节。为此，必须对电网中的稳定性进行预先的构想，并合理使用电器设备，逐一完成电力的恢复。
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2.5自动装置和保护配合
电力系统的恢复受到多种因素的干扰，为确保恢复的效果，应当采用一定的保护装置对电路进行保护，当操作过程出现失误或受到环境干扰时，可以通过保护装置对电路进行一定的保护，并及时进行电路的重组。
三、风力接入对电力系统的影响
3.1风电接入对系统频率的影响
在电力系统恢复的过程中对电源及负荷的控制是实现良好的恢复效果的关键。风电是一种变化性较大的电力，在接入电路后会对电路中的频率产生较大的影响。当风电的频率与电路中原有的电流频率相一致时，就会导致电路整体的频率下降。当风电频率与电流频率相反时则会使整体的频率上升。而当风电的功率过大时设置会造成电路的故障，因此在一个电力系统中不应投入过多的风电，否则就会对电力造成较大的影响。
3.2风电接入对系统电压的影响
风电接入对电压的影响主要是通过风速的变化形成的。风速的变化会导致风机输出功率的变化，从而影响电压的频率、形变等。其中受到影响最大的是风场附近的节点。当前风电控制的方式主要有两种，第一种是电压控制，第二种是功率控制。电压控制的方式能从更大的限度上减少风电对于电力的影响，但这种控制方式的效率较低，因此在实际中应用的较少。
3.3风电接入对系统稳定性的影响
风电对系统稳定性的影响主要通过电压稳定性体现出来。当风电接入电路时，电路中的电容会发生变化。当电容与电压成正比时，电路中的电压会变小，这时风电的功率将会降低，从而进一步扩大电压降低的程度。为了保持电压的稳定性，通常会在电路中采用风力发电机。但当电路中的潮流电流过大时，这种方式的有效性将会显著降低。
3.4决定风电影响程度的因素
经过总结可以发现，决定风电对电力系统影响程度的因素主要有三个方面的内容。首先是渗透率。风电的影响程度与渗透率成正比。其次是电源特性。通常在机组中水电电源和燃气电源是使用较为广泛的两种电源。这两种电源在调频能力上较强，能够在一定程度上消除风电对电力系统的影响。最后是负荷特性。负荷的结构、层次、分布和负荷量的大小都会对风电的接入效果产生影响。
四、风电投入时机讨论
在进行风电投入时机的考虑时，主要需要关注两个方面的内容。首先是机组的最小出力。当风电接入电网后，应当为系统提供最大限度的动力，此时就必须确保机组的出力值处于最小。其次是风电场穿越功率的限度。风电穿越功率的大小体现着系统的负荷能力。不同的电力系统具有不同的穿越功率限度，一旦超过这个限度，风电的接入就会对电网产生不良的影响。在确定这一极限值时，需要根据电网自身的特点及风电的性质进行判断。
由此可见，不能一概而论的否定风电在电力系统恢复过程中的作用，在适当的情况下，提前接入风电也能起到积极作用，但对于不同的电网，结果也不尽相同，具体要看电网的机组成分以及网架结构。
结语
随着特高压的兴起和智能电网的提出，电网的互联趋势将会持续发展并增强。加上电力市场改革的逐步推进以及清洁能源的投入使用，极大的提高了电网的运行和资源利用效率。但另一方面，随着现代电网的结构变得愈发错综复杂，供电模式的愈发多样化，引起电网故障的因素亦随之增加，事故后果也更加严重，近年来频发的大停电事故即为明证。研究电网大停电后的恢复策略显的尤为重要和关键，同时研究新能源在电网恢复过程中的作用也很有必要。
参考文献
[1]谷俊和,刘建平,江浩.风电接入对系统频率影响及风电调频技术综述[J].现代电力,2015.
[2]汤蕾,沈沉,张雪敏.大规模风电集中接入对电力系统暂态功角稳定性的影响(1):理论基础[J].中国电机工程学报,2015.
[3]汤蕾,沈沉,张雪敏.大规模风电集中接入对电力系统暂态功角稳定性的影响(二):影响因素分析[J].中国电机工程学报,2015.
论文作者:温浩1,袁媛2
论文发表刊物:《电力设备》2017年第30期
论文发表时间:2018/3/13
标签：风电论文; 电网论文; 电力系统论文; 电压论文; 频率论文; 电路论文; 负荷论文; 《电力设备》2017年第30期论文;