李文德

摘  要：在大型风力发电设备运行的过程中，风力会通过叶轮持续带动轮毂进行旋转运动，持续由风能转化为机械动能，然后通过风力发电机将机械动能在转化成为电能。通过转换器接入电网，最终实现对于电网的电力输送。但是在风电场并网后会对电网电能质量带来一定的影响，需要针对其影响内容进行分析，并且找到最终的影响因素。

关键词：风电场并网;电网;电能;质量;影响

1大型风电场并网运行中重点需要解决的技术问题

1.1输电系统共振型低频振荡风险问题

在单机容量有限的情况下，一般情况下，小型风电场与电网系统并网之后，由于风电场与发电机距离较远，基本不会出现功率谐振的情况。但是对于直接联入输电网络的大型风电场而言，则很容易出现共振型低频振荡风险。导致这一风险发生的主要原因包括：（1）原动力不可控，也就上述提到的风力发电具有不可控的特点，自然风速具有随机性和不稳定性，风能在导入每一组风力发电机时都可能成为激励源。（2）相较于常规的发电机组，风电机组在整体结构上具有较高的柔性，使得机械振动问题难以避免，并直接导致风电机组存在输出功率振荡的问题。（3）在平均转矩方面，风电机组的平均转矩比传统发电机组的平均转矩要高出20%以上，尤其是对于大型风电场而言，风电机组还会出现几十万千瓦的功率振荡，严重威胁输电系统的安全性和稳定性。（4）在风电场功率振荡频率与电力系统的低频振荡频率一致的情况下，发生共振风险的概率大大提升。

1.2输电系统抗干扰能力评价与预警问题

随着科技发展，我国在风力发电技术上取得了显著成效，但仍然经常发生风电事故，主要是因为风电机组及风电场并网时，缺乏完善的监测指标和制度，大部分风电机组在电能质量、功率、电压及调节功能等方面并未形成科学的监测系统，加之风电场本身比常规电场的抗干扰能力低，所以在风电场并网运行中的持续性发电受到阻碍。尤其是对于一些大型且抗干扰能力较差的风电场而言，在并网运行时很容易出现反复脱网的问题，不利于保障输电系统的安全性和稳定性。除此之外，相较于常规电站，风电场具有一定的特殊性，不仅需要大量机组，且目前许多大型风电场并没有建立起可靠性较高的数学模型，无法对风电场的离线稳定性等参数进行准确计算和分析，在风电机组长时间运行的情况下，会影响输电系统的稳定性。因此，大型风电场在并网之前应当进行严格的测试，并在并网后进行实时、动态地抗干扰能力监测与评价，以此对大型风电场的安全性进行分析，一旦出现异常情况可及时向大型风电场的电网运行人员发出报警信息，使其能科学有效地进行应急处理。

1.3风电机组与其他常规机组协调控制问题

大型风电场并网运行后，很多学者主要针对其发电稳定性进行了研究和分析，因为发电稳定性尤其重要，一旦发电出现异常，就会对大型风电场的接入元件造成损坏，进而引发风电事故。但是，大型风电场并网运行后，其发电稳定性是变好还是变坏，并没有一个系统的、固定的结论。相关专家虽然对大电网接入大型风电场中其稳定性趋于变好还是变差进行了系统研究，但是仍然存在一些问题，主要表现在当电网大规模接受异步电动机导出的功率时，仍未彻底解决如何做到“趋利避害”，确保电网接入大型风电机组系统时整体系统稳定性的提升的问题，关键在于风电机组与其他常规机组的协调控制问题，需要对大型风电机组对同步机组产生的影响以及风电机组与其他常规同步机组的交互作用进行研究。

2降低风电场并网影响系数、改善电网电能质量的有效措施

2.1应用改善无功补偿技术

目前我国大部分的风电场工作时，所选择的异步电机设备都是感性元件，但是感性元件在使用时存在其独有的制约性，也就是无法在缺乏无功功率的情况下支持运营。想让电网电能质量以及电网的运行稳定性得到充足的保障，首先要考虑到的就是我国当前電网发展的实际状况，比如说各地区不同的电网接入点、各地区的电压数值等，可以适当的选择无功功率补偿量，并且考虑到电网电能的整体质量以及风电场并网等一系列的影响系数。在面对这些问题时需要具体的考虑到如何选择相应的措施对该问题进行解决。通过以下几个不同的方式提高风电网接入电厂的整体使用质量，并且确保电厂的平稳：第一，在风电场可以建立超导磁储能系统，在建立该系统后，配备与其型号相当的动态无功补偿装置，使用该无功补偿装置可以时时刻刻地了解到在不同地区的电网实际状况，能够随时随地的进行无功补偿装置的调节，同时制定最为合理的、恰当的无功补偿量，其最终的目的是实现对整个电网电压的有效控制，也能够确保风电场的出口处其电压的稳定性，完全满足风电场出口处的装置净输出使用效果，也能够展现出调节功率、降低输电功率，实现动态的波动系统的使用质量。

2.2做好风电场发电预测工作

通过对风电场在运行时的状态进行分析，能发现风电场运行的质量与风能的大小、风速、风力有着非常密切的关系，直接决定了风电场自身输出电能的能力以及输出电能的功率、电网在运行时的质量。为此，在风电场经营管理中，一定要考虑采取多项管理措施与预测技术进行不断的完善和进步。在风电场运行的过程中，要求其具有周期性和一定的规律性，能够对后续一段时间内的风能大小进行准确的预测，才能够确保在后期开展风力发电机组调度工作时，其预测的质量得到提升，也能够根据问题制定出最有效地预防和解决措施。达成规避电网的冲击或者是由于第二波动而导致的风电场发电预测工作质量逐步下降的目的。

2.3轻型直流输电连接电网的使用

近几年我国的风力发电发展速度越来越快，整体的技术手段也有着非常明显的变化，风力发电的前景可以说是非常良好。特别是随着资源节约型社会的建设，人们利用风能来获取电能的占比越来越高，所带来的不仅仅是环境保护，同时也能提高资源的整体利用效率，所展现出的输出功率以及波动对于电网电能质量而言则会带来一定的负面影响，要求所有的工作人员能够在日常的工作中提高对风电场发电设备的管理认知。多数情况下想要提高电网电能的整体质量，可以应用轻直流输电连接技术。所谓轻直流输电连接技术，主要是以 PWN 作为基础的电压源换流器，其技术手段极其普遍，具有较强的直流输电性能，在风电场并网运行的整体过程中，由于该技术的出现能够顺利地解决由于电源分散而出现的输电走廊问题，其本身具有非常高的自我调节控制能力，满足当前我国风电场并网后对电网电能质量带来的负面影响，同时连接电网的使用。除此之外，决定了风电场并网运行效率的主要因素是风速。随着各种不同的技术手段在不断地进行创新与完善，当前在进行风速的预测过程中，其预测的质量也会进一步的得到提升，能够帮助我国电网的工作人员在最短时间内得到最准确的风力发电性能数值，并且让电网更加灵活地容纳更多风电场。在此基础之上，作为电网的工作人员还需要了解到，如何不断增强风电场本身的优化控制能力，确保风电场能够逐步向着最初的普通发电机性能，以便于其在开展调度工作中其调度工作质量得到显著的提升，满足现阶段电网系统在运行时的安全、稳定这一要求。

结语

在当前时代背景下，为贯彻落实国家战略发展号召、构建可持续发展社会，需要充分提高对风能这一可再生能源的利用率，提高风电场并网运行稳定性。因此，需要全面分析风电场在并网运行中对电网电能质量造成各项影响问题的主要成因，随后结合实际情况灵活采取优化措施，最终实现提高电网对风电场并网接纳能力、改善电网供电质量的目的。

参考文献

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