摘要：科技在快速的发展，社会在不断的进步，风电场的建设规模也在处于不断扩大状态，相应的接入电网容量也在不断上升，必定会对电网的安全稳定运行带来一定影响。本文以风电场发电为主要切入点，结合当前风电场并网的实际情况，针对其可能对电网电能的质量影响进行深入地分析阐述，提出相对完善的应用措施，以便于切实提高风电场的发电水平，为人们提供安全可靠的电力能源。
关键词：电网频率；风力发电；异步电机；分析；措施
引言
风能作为一种可再生的绿色新能源，因其应用成本的低廉和技术的成熟，风电已然成为我国新能源中发展最为迅速，也是最具有发展前景的一种发电方式。然而随着风电技术的不断发展，以及百兆瓦级风电场的日益增多，这种大型风电场的并网运行容易给电网的运行稳定性造成较大影响。近年来，我国相继发生了多起大规模风电机组脱网事故，对电网运行的安全性以及新能源产业的健康持续发展都造成了极为不利的影响。为加强风电并网的运行管理，国家能源局在年还提出了《关于加强风电场并网运行管理的通知》，以防止和避免类似事故的再次发生。因此，加强对风电场并网运行相关技术与应对措施的研究和探讨，是加快风电开发所必须要面对的重点课题。
1风电场的运行特点
由上文了解到，风力发电主要是以风能为运行原动力，既能实现对自然领域资源的充分利用，又能具备零污染排放的优势，并且无论是占地面积，还是施工进度都能达到预期理想效果。但是同时也存在一定的不足之处，即为风速、风向无法通过人为手段对其有效控制，所以常常会使风电场的输出功率存在着严重的波动性特点，甚至在并入电网后，也会使电网的运行极其不稳定。
2风电场并网对电网电能质量影响的分析
2.1风电场对电网电压的影响分析
根据目前的风电场运行规定，要求风电场的功率因数控制在1左右，即风电场的无功消耗在内部进行补偿，但风电出力通过线路传输的无功消耗必须从电网获得，一般风电场的地理位置都较偏僻，外送线路较长，在输送功率较大时从电网吸收的无功也较多。由于风电出力大小的波动性，向电网吸收无功的大小也随之波动，为维持电压稳定，电网必须经常调整变压器的分接头或投切无功补偿装置。风电的反调峰特性又必须要求电网有足够大的电压调整范围，实际运行中常常出现因电网电压调整的范围有限而造成电压越限。
2.2对电网频率的影响
基于风电场建设规模不断扩大的背景下，向电网运行输送的电能资源也在持续增加，进而因受到功率波动影响，可能对电网频率带来威胁的影响更加明显，一旦电网运行系统遭到干扰破坏，电网电压便会迅速下降，甚至可能致使穿透性能较差的风电机组停止运行。在这种情况下，风电场并网实行就尤为重要，不仅使其拥有不同于其他常规型号机组的较强的频率响应性能，还能具备良好的跟踪调节和挽救电网频率波动的能力。此外，出于对风电运行输电波动随机性的充分考虑，往往在无风或风速较小的情况下，电网频率将会大幅度下降，进而对电网频率的稳定运行带来不利影响，因此这就需要相关工作人员能够切实增大电网运行系统的容量，并从中选择较为适宜的优化调度的运行模式。
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2.3对电网的冲击影响
由于风电场中的风力发电机组多采用的是异步发电机，在并网过程中其相序必须和电网保持一致的转速，这样才能确保并网的顺利。然而因异步发电机缺乏励磁装置，在并网过程中会生成一个高于额定电流一倍左右的冲击电流，其冲击电流的大小与电网电压值大小、发电机组暂态电抗及并网时的滑差相关联。风电场和大电网并网的瞬间，其冲击电流对电网系统和发电机组安全运行的影响较小。然而在和小容量的电网系统并网时，容易因冲击电流导致电网电压出现大幅度的下降，从而影响到同一电网上其它电气设备的安全运行，严重时甚至会影响到整个电网的安全与稳定。
3风电场并网对电网电能质量影响的改进措施
3.1有效改善无功补偿的技术手段
根据调查显示，风电场并网中的大多数异步发电机设备均为感性元件，往往其在实际运行期间需要得到大量的无功支持，而无功补偿量的多少又与接入点的实际电压大小有着直接关系。目前风电场中应用频率最高的便是SMES超导磁储能系统和动态无功补偿装置设备，其中SMES超导磁储能系统不仅具备良好的有功无功功率调节能力，可实现对系统功率补偿的灵活调整改善，还能极大降低风电场的输出功率、波动频率，充分保证电网电压运行的安全稳定性。而动态无功补偿装置设备可根据实际地质情况，有效调整改善电网运行中的无功补偿功率数值，进一步调整电压大小，增强电网系统的实际性能，并且动态无功补偿装置还能具体安装在风电场的出口位置，借助风电场接入点电压数值的准确计算来有效控制无功补偿量，进而在确保风电场电压处于稳定的基础上，防止电网运行出现失稳现象，有利于提高电网电能的整体质量水平。
3.2抑制并网冲击电流的对应措施
目前，抑制并网冲击电流的对应措施，主要包括了以下三种方法通过人工干预的方式，使风电场中的风电机组能够不同时起动，以减小和限制风机起动时对电网的冲击电流。在风电发电机组和三相电网之间串接电抗器，从而使系统中电压不会大幅度降低，当并网过渡过程结束后，再进行短接采用双向晶闸管控制的软并网方式，如下图所示，以抑制并网冲击电流。
3.3抑制风电场并网谐波的对应措施
由于风电场并网中，产生的谐波大小与次数和所采用的滤波系统和变换装置相关。目前对谐波抑制的对应措施主要有以下两种方法一种是在风电机组的变频侧及网狈」加装消除谐波的装置，或者是在风电场的公共端装设滤波器，从而使超标的谐波得到滤除，提高电能质量另一种则是将多种型号的风电机组有序排列，从而使风电场并网时产生的谐波得以互相削弱和抵消。
结语
风电场对电网运行的影响主要是风电消纳和电压波动问题。为了更好地支持清洁能源发展，减少弃风容量，同时确保电网的安全可靠运行，应采取以下一些措施。在电网规划时除了考虑负荷需求以外，还要充分考虑风电消纳问题，规划建设适当的外送通道、变送容量和无功补偿装置。
参考文献：
[1]刘薇.风电并网对电能质量影响的评估与治理[D].北京：北京交通大学，2014.
[2]柳永妍，乐健，高鹏等.风电场并网电能质量分析与实例分析[J].电测与仪表，2017，（03）：48-53.
论文作者:邹丹丹,王伟
论文发表刊物:《电力设备》2019年第13期
论文发表时间:2019/11/22
标签：电网论文; 风电场论文; 风电论文; 电压论文; 电能论文; 机组论文; 谐波论文; 《电力设备》2019年第13期论文;