浅析风电场并网对电力系统的影响

2014-04-04赵跃

河南科技 2014年1期

赵跃

（中广核盖州风力发电有限公司，辽宁盖州 115200）

风能是风力发电的原动力，其本身具有的随机性和间歇性使其与其他常规发电厂的原动力有着很大区别，风电机组拥有很多不同于传统发电机组的特性，其并网后势必会影响电网的正常运行。

1 对电网的冲击

目前来看，在实际的风电场建设中采用最多的是异步发电机，异步发电机与同步发电机不同，它没有独立的励磁装置，因此要想建立磁场，就必须要从电网中吸取。有关人员如果将风电机并入电网，就会直接产生电流，这个电流就是一种冲击电流，这种冲击电流是会随着风电场容量的变化而变化的，如果风电场容量过大的话，电流冲击会直接影响到电网正常运转，如果电场容量过小的话，则不会对电网的正常运转产生影响。当然，异步发电机的冲击电流与电网电压、滑差率以及暂态电抗等有着极大的关联，如果风电场容量在电力系统中占据的比例过大的话，电网瞬间降压，会直接影响到异步发电机机电网的顺利开展。异步发电机启动时，需要从电网中吸取大量的功率，吸取大量功率之后的并网，一般要产生比额定电流要高出近七倍的电流，这些高电流则会直接影响到电网其他设备的顺利开展。如果严重的话，还会直接影响到电网的稳定性。随着无功补偿设备的投入，电网会在一定程度上出现恢复，但是还会导致电机脱网，进而使得电网电压出现上升趋势。

2 对电压稳定性的影响

在实际的风电场运营过程中，并网风电场对于电力系统的直接影响不仅仅体现在对电网的冲击，而且还体现在对电压以及频率稳定性的影响。风电场如果规模较大的话，对电压的稳定性影响则较大，发电厂规模较小的话，则对电压的稳定性影响也较小。一般来讲，大规模的发电厂对电压的稳定性影响不仅仅包括电压闪变与电波畸形，而且还包括对电压波动的影响。在实际的风电场运营过程中，无功功率是直接影响到电压稳定性的关键性因素。风电场通过吸收电网中的无功功率，形成具有一定损害性作用的无功负荷。但是风电场对于损害性作用的无功负荷的吸收是受到风电场中风能的作用和影响的，主要是由于风能具有一定的间歇性以及随机性，正因为如此，导致风电场并网直接影响到电压以及频率的稳定性。另外，无功补偿设备运行效率与电压是成正比的关系，如果电机组电压下降，就会直接导致电机组无功补偿量的降低，进而又导致电压水平的进一步下降。反过来，如果电风机出现故障或者风速下降，则风电场的电压就会出现上升趋势。

3 对电压稳定性的影响

系统的有功功率与系统的频率有着密切的联系，从一定程度上来讲，系统的有功功率决定系统的频率。主要是因为风电场的原动力是风能，风能本身具有间歇性以及随机性，正是因为这种间歇性以及随机性，使得风电机组在电力方面会随着时间的变化以及风力的大小变化而不断地变化。正是由于这种风能的间歇性以及随机性，使得风力具有不可控性，如果想要通过当下的技术对风力进行控制显然是不可取的。风能力度不可操控，直接影响到系统的调频能力以及风电场容量。风电场中的电力系统如果变化过大的话，不仅仅可影响到电能的质量，甚至还可以直接造成电力系统的崩溃。因此，在实际的风电场管理过程中，有关部门以及有关人员需要设置一定的快速调频机组，这样可以保证风电场容量的调频力度，从而做好电力系统功率的平衡。但是，需要注意的是，正是由于我国电力系统电源构成的复杂性，使得快速调频机组要么成本过高，要么机组匮乏，这些问题不仅需要资金还需要技术的支持。因此，如何降低风电场并网对电压稳定性的影响，是今后变电场研究的重要方向。

4 对电能质量的影响

电能的质量不仅仅包括波形质量、频率质量而且还包括电压质量，风电场并网对于电能的质量影响主要是来自于对于这三个电能相关因素的影响，下面我们就以波形质量为例，分析一下风电场并网对于波形质量的影响。总体来看，风电场并网对于波形质量的影响主要体现在以下两个方面：第一，实际的风电场运营过程中，风电场有关管理人员会采用软启动的方式，对风电场进行控制，其目的必然是为了进一步减少风电场对于电力系统的冲击。但是，正是因为采用这种软启动的方式，加上软启动中包含着其他电力电子设备，使得风电场电力设备出现谐波，影响电力系统的稳定性。第二，在实际的风电场并网运行过程中，有关人员对于风电场并网运行方式采用交流——直流——交流的方式转化，在这种转换过程中，换流器起着关键的作用，换流器在实际的运行过程中会产生大量的谐波，甚至还会在一定程度上吸取无功功率，进而直接影响到风电场的正常运转。

5 对环境的影响

风电本身无疑具有良好的生态效益，属于清洁能源，利于环保。然而，按照前文分析，由于风电的强制上网，必然会造成其他发电厂运行经济性的降低，其中火力发电厂首当其冲。除去频繁启停带来的高额费用外，火电厂的耗油量、耗煤量都将相应增加，且机组的寿命由于频繁启停而减少。因此，综合看来，按照当前的技术水平，风电并网对环境的整体影响尚有待商榷。