風(fēng)力發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響及解決措施

摘要：近年來，我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)取得了快速發(fā)展，對(duì)能源的需求日益增多，能源危機(jī)日趨嚴(yán)重。

風(fēng)力發(fā)電作為新型可再生能源具有良好的發(fā)展前景，受到人們的重視，取得了較快的發(fā)展。

但是風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用過程中，還存在一定的問題，需要采取科學(xué)有效的措施

予以解決，提高風(fēng)力發(fā)電的效率和效果。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電；電力系統(tǒng)；影響

引言

隨著世界化石類能源日益減少，環(huán)境問題漸漸凸顯，國家對(duì)可再生能源的大力支持，風(fēng)

力發(fā)電在我國整個(gè)能源比例中的比重逐漸占據(jù)了主要位置。風(fēng)能作為一種清潔能源，其主要

具備以下幾類優(yōu)勢(shì)：投資成本不高，持續(xù)時(shí)間長，風(fēng)能資源充足等。近年來，我過風(fēng)力發(fā)電

得到了非常大力度的普及，不但能有效的解決我國在電能上的不足，同時(shí)還能有效的避開由

于化石能源消耗所產(chǎn)生的環(huán)境污染，對(duì)改善霧霾和全球變暖有巨大的貢獻(xiàn)。在我國，風(fēng)力發(fā)

電的商業(yè)前景非常廣闊，是符合國家的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的。但是，大力發(fā)展風(fēng)力發(fā)電會(huì)引起

電網(wǎng)發(fā)生改變，同時(shí)還可能降低官網(wǎng)安全性以及可靠性。

1風(fēng)力發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)的影響

1.1對(duì)風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模影響

目前，我國電網(wǎng)規(guī)模逐步擴(kuò)大。但風(fēng)電場(chǎng)接入容量相對(duì)較低，占電網(wǎng)總裝機(jī)容量，不會(huì)

對(duì)電網(wǎng)頻率造成太大影響，這不是限制風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)規(guī)模的主要條件。對(duì)于負(fù)荷消納少，以及

風(fēng)能資源豐富的地區(qū)，同時(shí)，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)相對(duì)薄弱。如果此時(shí)存在風(fēng)電大量輸入時(shí)，不但影響

接入點(diǎn)的電壓，還會(huì)改變潮流分布情況，這種情況是制約風(fēng)電建設(shè)規(guī)模的主要因素。風(fēng)能是

不可控制的，導(dǎo)致風(fēng)電機(jī)組出力的波動(dòng)和間歇性。目前，風(fēng)電預(yù)測(cè)精度有待提高，增加了電

力調(diào)度的難度。從電網(wǎng)的角度來看，風(fēng)電機(jī)組是一種隨機(jī)干擾源，對(duì)電網(wǎng)的可靠運(yùn)行增加了

一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此，關(guān)鍵問題是確定風(fēng)電場(chǎng)在規(guī)劃和設(shè)計(jì)階段就能夠確定最大輸入容量。

1.2對(duì)電能質(zhì)量的影響

在風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目中，對(duì)電能質(zhì)量產(chǎn)生的主要影響：①諧波影響，在變速風(fēng)險(xiǎn)機(jī)組并網(wǎng)操

作后，風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目中的變流器會(huì)一直處于工作狀態(tài)，這就會(huì)導(dǎo)致整體結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)了嚴(yán)重的

諧波問題；②電壓波動(dòng)和閃變影響，在并網(wǎng)的風(fēng)電機(jī)組中，常規(guī)化運(yùn)行會(huì)使得機(jī)組產(chǎn)生功率

的波動(dòng)情況，也會(huì)導(dǎo)致電壓波動(dòng)和閃變問題，而究其原因，控制系統(tǒng)不足、電網(wǎng)狀況運(yùn)行缺

失以及發(fā)電機(jī)型等因素都是會(huì)導(dǎo)致電壓波動(dòng)以及閃變出現(xiàn)：③電壓跌落的影響，在并網(wǎng)風(fēng)機(jī)

運(yùn)行過程中，使用異步電機(jī)的頻率較高，會(huì)從電網(wǎng)中直接吸收無功功率，這就會(huì)對(duì)電網(wǎng)整體

測(cè)定的電壓產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，若是存在大量的風(fēng)機(jī)，在接收到弱電網(wǎng)時(shí)，整體電壓跌落現(xiàn)象

就會(huì)被放大，甚至導(dǎo)致整個(gè)電壓突然下降。

1.3對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組與電網(wǎng)的并網(wǎng)點(diǎn)，通常位于電網(wǎng)的末端，這就導(dǎo)致在向電網(wǎng)輸電的過程中

產(chǎn)生逆向的電流流向和潮流分布的改變，這是之前沒有考慮和遇到的問題，所導(dǎo)致的結(jié)果就

是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對(duì)于周圍的局部電站或線路施加相當(dāng)大的壓力，有可能導(dǎo)致輸電線路的崩潰。

同時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組向電網(wǎng)發(fā)電，由于是異步發(fā)電機(jī)組的功率輸出，就會(huì)相應(yīng)地從國家電網(wǎng)

吸收無功功率，為了有效補(bǔ)償發(fā)電機(jī)組的無功功率損失，需要安裝動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置（SVC

或SVG）,或者更為先進(jìn)的SVG設(shè)備來校正。隨著風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的越來越大，這就導(dǎo)致風(fēng)力

發(fā)電機(jī)組對(duì)于整個(gè)國家電網(wǎng)的影響也越來越大，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的不穩(wěn)定性因素對(duì)于電網(wǎng)

的沖擊也在相應(yīng)地增大，一不小心就會(huì)使得整個(gè)國家電網(wǎng)的系統(tǒng)陷入混亂狀態(tài)，失去穩(wěn)定性。

1.4對(duì)電力調(diào)度的影響

風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)時(shí)，是處于缺少保護(hù)性狀態(tài)下運(yùn)行的。風(fēng)力大小在改變時(shí)，整個(gè)電力

系統(tǒng)的運(yùn)行也應(yīng)隨之作出必要的調(diào)整，整個(gè)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)與風(fēng)力發(fā)電的輸出功率和頻率要保持一

致。由于接入電網(wǎng)的風(fēng)力發(fā)電輸出功率具有波動(dòng)性，會(huì)導(dǎo)致用電質(zhì)量和穩(wěn)定性受到不同程度

的影響。

2電力系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電效果的優(yōu)化措施

2.1做好接入系統(tǒng)的風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)工作

接入電壓等級(jí)及接入點(diǎn)的選擇是風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要工作，一般綜合考慮風(fēng)電場(chǎng)

的規(guī)模、地理位置、周邊地區(qū)電網(wǎng)現(xiàn)狀及發(fā)展規(guī)劃等因素。為防止電壓崩潰的情況和電壓較

大波動(dòng)發(fā)生，應(yīng)考慮采取必要的措施在接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，如采用靜止無功補(bǔ)償裝置、超導(dǎo)儲(chǔ)

能裝置等。在接入系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段進(jìn)行電能質(zhì)量評(píng)估，特別是針對(duì)選用的風(fēng)電機(jī)組和接入系統(tǒng)

方案，諧波治理必要時(shí)采取適當(dāng)?shù)闹卫泶胧?。較好的辦法是在靜止無功補(bǔ)償裝置的設(shè)計(jì)中結(jié)

合無功補(bǔ)償要求，選擇濾波器參數(shù)時(shí)兼顧治理風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的諧波。

2.2升級(jí)發(fā)電廠電能質(zhì)量

在實(shí)際管理機(jī)制建立過程中，要集中改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，按照聯(lián)結(jié)電源和負(fù)荷點(diǎn)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu),

提高供電項(xiàng)目的可靠性，減少運(yùn)行方式的復(fù)雜性，確保組合結(jié)構(gòu)得以有效優(yōu)化，并且相關(guān)交

流同步電網(wǎng)的優(yōu)化運(yùn)行提供了更加有效的發(fā)展渠道。交流同步電網(wǎng)上的發(fā)電機(jī)需要實(shí)現(xiàn)同步

運(yùn)行，升級(jí)換流站和直流線路的穩(wěn)定性升級(jí)。并且，為了進(jìn)一步減少風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的沖

擊，項(xiàng)目管理人員要利用雙向晶管裝置集中解決其電能質(zhì)量管理問題，采取更加有效的處理

措施，降低沖擊電流的同時(shí)，采取更加系統(tǒng)化的啟動(dòng)方式，確保限制風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)沖擊電流能

減少不良反應(yīng)。

2.3提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性

對(duì)于提升整個(gè)電網(wǎng)的穩(wěn)定性，首先需要通過計(jì)算風(fēng)速和負(fù)荷變化對(duì)風(fēng)電場(chǎng)輸出有功功率

和無功功率影響，然后安裝分組投切電容器，但是這種電容器不能對(duì)連續(xù)波動(dòng)的電壓進(jìn)行有

效調(diào)節(jié)，還需要安裝靜止無功補(bǔ)償器，這種設(shè)備可以有效調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償功率的大小，并且針

對(duì)連續(xù)性的電壓波動(dòng)，提供相應(yīng)的電壓支持，提升整個(gè)系統(tǒng)的性能穩(wěn)定性。其次，還需要安

裝超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置（SMES）,這種裝置能量密度高，而且可以快速吞吐有功功率。利用基于

GTO的雙橋結(jié)構(gòu)換流裝置，SMES可以在四象限靈活地調(diào)節(jié)有功和無功功率，為系統(tǒng)功率不足

的地方提供補(bǔ)償。這樣就可以降低輸出功率的波動(dòng)，使得電壓得到穩(wěn)定，提高了電網(wǎng)的穩(wěn)定

性。

2.4調(diào)整電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

由于供電系統(tǒng)中部分負(fù)荷的非線性、沖擊性以及不平衡的用電特性，造成了諸多電能質(zhì)

量問題，電壓波動(dòng)和閃變就是其中之一。對(duì)此，我們可以采取措施，提高并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組中公

共連接點(diǎn)短路容量比和采用適當(dāng)?shù)木€路XR比求限制電壓波動(dòng)和閃變；在風(fēng)電機(jī)組中，使用

雙向晶閘管進(jìn)行調(diào)控，降低風(fēng)電場(chǎng)在并網(wǎng)過程中產(chǎn)生的電流沖擊，使其流量不低于1.2倍，

不高于15倍。引入QWD電力區(qū)域安全穩(wěn)定控制設(shè)備，對(duì)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行進(jìn)行控制，該軟

件設(shè)備拼裝靈活，硬件和軟件設(shè)計(jì)上均考慮到電力安全性能，能夠雙重保證設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定和

靈敏性。

結(jié)語

近年來，隨著我國風(fēng)電的快速發(fā)展，特別是單風(fēng)電場(chǎng)規(guī)模越來越大，制約風(fēng)電發(fā)展的

“瓶頸”是電網(wǎng)建設(shè)。因此，必須將風(fēng)電納入電網(wǎng)規(guī)劃的主要電源之一，統(tǒng)籌規(guī)劃火電、水

電、核電、風(fēng)電等電源，才能從整體上優(yōu)化電網(wǎng)，保障了電網(wǎng)的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等

方面，從而使電網(wǎng)企業(yè)與社會(huì)的經(jīng)濟(jì)效益最大。

參考文獻(xiàn)

[1]賈軼軍.大型風(fēng)電場(chǎng)接入刈配電網(wǎng)繼電保護(hù)的影響及對(duì)策[J].中國電業(yè)：技術(shù)版,

2019(4):55.

[2]程啟明，程尹曼，汪明媚等.風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)研究綜述[J].華東電

力2019(09):239-241.

[3]任麗亞，張建東.風(fēng)刀發(fā)電對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的影響[J].中國科技信息，2019(11)：

28-30.

[4]劉韜文，李孝杰.考慮風(fēng)力發(fā)電