摘要：随着科技的不断发展，风电技术日臻成熟，智能电网建设的普及度显著提升，未来风电技术将会在电网中承担更重要的角色。风力电场的不断推广及对电力网络的逐步渗透，对现代电力系统产生了显著影响。由此可见，对风电并网的影响和相关策略研究具备现实意义。
关键词：风电并网；电压；影响
1.风力发电发展概况
在风力发电技术不断完善和成熟的前提下，风电并网成为了发展的重要趋势，而随着风电场在电力系统的作用不断提升，与并网后系统稳定性、电压波动和闪变、谐波等相关的研究不断增多。风电并网的自然属性较强，相比于其他常规类型的电源并网有很大的差异性，尤其是大型风电场并入电力系统后，对电力系统的正常运转而言是一个重大挑战，高水平风电背景下，原有电力系统的运作方式也将受到挑战。近些年来，随着变速恒频风力发电技术的不断发展和成熟，风力发电技术逐步取代了传统发电技术成为了主流。
现阶段，世界范围内对风电并网技术的关注度显著提升，主要表现在以下几个方面：系统应用方面的风电功率预测，风电波动性对系统工作的影响，风电应用后的电能质量问题，风电动态运作的特性问题，风电无功电压和参与电网的电压控制问题等。
2.风电并网对电网的影响因素
2.1对电网频率的影响
风速是一项不可控的因素，而风速的不稳定性也决定了风力的随机性。风电并网后可能会出现电源稳定性差的问题，并网后可能出现的问题也是难以预测的，需要提前对相关问题做好防范。系统中的风电容量处于较大比重时，如果出现了功率的随机性波动，将会对系统电量和功率的稳定性产生影响，不利于电力资源的质量控制，甚至导致敏感符合单元的非正常运转。因此，风电并网后，电网的其他常规机组必须保持较高的响应能力，及时进行跟进调节，防止出现频率和电量的较大波动。风电并网具备很大的不稳定性，一旦出现了停风或风速过大等突发情况，将会导致电网的频率不稳定，尤其是电网中的风电比重较高时，会威胁系统的输出稳定性。电力系统运作要保持频率稳定性，基本原则为失去了风电后，电网频率要保持高于最低频率允许值状态。为消除风力发电不稳定性导致的系统电力频率不稳，可以采用优化调度运行和提高系统备用电容量的方式加以解决。如果电力系统之间的联系紧密，频率问题基本上不会导致显著影响。
2.2对电网电压的影响
风速大小会对风力发电的状况产生显著影响，此外，风力资源的分布也存在很大的差异性，风电场大多建立在山区或者相对偏僻的地区，网络结构薄弱，风电场的运行势必会对正常系统的功能尤其是电压稳定性产生影响。此外，风力发电机采用的是感应发电，风电并网对于电网而言也是无功负荷的状态。为了防止出现极端情况导致风力发电输出丧失，每台风力发电机都要配备无功补偿装置。现阶段，最常见的无功补偿设备为分组投切电容器，根据异步发电机在额定功率下的因数进行设计。风电并网后，风力发电对电网电压的影响可以分为波形畸变、快电压波形和电压不平衡等。
2.3对电网稳定性的影响
风电并网后，最大的问题是电网的电压稳定性受到影响。主要由以下几方面导致：1.电容器补偿是最常见的无功补偿方式，接入电压量和补偿量之间存在正相关性，随着系统电压的降低，无功补偿量下降，而风电场对电网的无功需求则随之增加，导致电压水平进一步不稳定，从而诱发风机停止工作，严重可出现电力系统瘫痪。2.故障后，未出现功角失稳时，风电机组为保护自身而停机，风电场的输出减少或完全丧失，系统失去了无功负荷，电压水平相对偏高，风电场的母线电压超出最高警戒指标。3.故障未及时切除，导致电压稳定性不足。4.风电场出力过高，降低电网的安全阈值，容易出现系统崩溃，电压失衡。
3.风电并网对电网影响的解决措施
3.1确定风电场最大接入容量
风电场与电网的最大接入容量指标与自身的无功补偿状态和运行特性等密切相关，此外，还要考虑电压等级、负荷情况和电网结构等因素的影响。
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(1)系统的网络结构
保持系统电压负荷不变的情况下，网络连接的紧密性直接影响风电最大接入容量。选择不同的接入点，将会导致风电场的最大接入容量存在很大差异性。
(2)常规机组的旋转备用水平
为满足风电最大接入容量增加的配备要求，可提升常会机电组的设备旋转水平。
(3)风电场与电网的联结方式
风电场和电网联合将直接影响电压分布节点和潮流，从而直接改变最大接入容量。
(4)风电机组的类型
恒速恒频发电机形成的风电场自身不具备无功补偿，必须配备外接的补偿装置，无形中增加了电力系统的负担，会导致最大接入容量受到直接影响。变速恒频的风电机组形成的风电场，可以对风电机组的状况进行适当调节，从而达到提升最大接入容量的目的。
3.2制定风电场的无功补偿方案
(1)基于异步机组的无功控制
在具体运行的过程中，风电场会议更高功率运转，这对解决风电场可能存在的突发状况有重要意义，满足了无功需求下风电场保持基功率的要求，同时也降低了由于风电场减少或完全消失对电网稳定性和输出电压产生的影响。为解决相关问题可以采用配备专门电容器组的方式，或者采用SVC系统改善电能质量，该系统相比于传统的设备能够提供更加稳定的功率因素和电压支援，从而提升系统的稳定性。
(2)安装双馈机组的风电场无功控制
在风电场中使用双馈发电机能够减少系统工程环节，而双馈发电机在正常运转的条件下可以根据系统状况对工作状态进行调整，从而适应电网的要求。由于双馈发电机的自身调节能力强，在风电场中安装了该类型发电机可以不再应用无功补偿装置，缓解系统压力。一般情况下，双馈机组采用高功率因数或滞后功率因数方试运转能够更好地体现出其调节功能。
3.3选择合适的风电场接入位置
最优潮流法：首先，确定目标函数，并使用最优潮流进行计算，要求约束条件满足风电场的渗透率指标，然后对各个接入点对应的目标函数值进行比对，实现风电场接入位置最佳的效果。
灵敏度分析法：电网系统的电压稳定性与节点敏感性有密切关联。电压稳定与风电场接入点之间的关系密切，接入位置可以根据无功变化的灵敏性进行调整，通过系统电压支撑点和薄弱点来反应。
电压与网损综合分析法：固定指标的基础上，采用原对偶内点法达到风电场接入位置最佳的效果，将线路损耗减小和电压改善水平作为量化评定指标。
连续潮流计算法：通过最薄弱母线反应系统电压的稳定性状态，借助连续潮流计算法对可量化的电压稳态性指标进行分析，从而获得接入点的最佳位置。
结语
风电并网后，电网的各个节点电压都会受到影响，从而间接影响整个电力系统网络的正常运转，同时对电能质量也产生了影响。本文对风力发电技术的相关情况进行了阐述，分析了风电技术在现实中的应用，对风电场并网后电力系统的变化进行了多方面的研究。明确了风电并网后电力系统的问题，采用改进风电场最大接入容量的方式进行合理规划，同时从风电场接入位置最优等方面提出了解决风电并网对电网影响的策略。
参考文献
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作者简介：李祥（1987.4——），男，汉族，山西省太原市人，本科，研究方向：电气工程。
论文作者:李祥
论文发表刊物:《知识-力量》2018年12月上
论文发表时间:2018/11/2
标签：风电论文; 电网论文; 电压论文; 风电场论文; 系统论文; 稳定性论文; 电力系统论文; 《知识-力量》2018年12月上论文;