大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)的影響分析綜述風(fēng)電的規(guī)?；瘧?yīng)用對于節(jié)能減排，減少化石能源消耗等具有重大積極意義，但是大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)也會給電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度方面帶來很多問題。風(fēng)能的穩(wěn)定性較差，風(fēng)電出力具有隨機(jī)性的特點(diǎn)，且風(fēng)能無法儲存，所以對于單機(jī)獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)電機(jī)組而言,只有配備好儲能裝置儲存風(fēng)電才能保證其處于連續(xù)供電狀態(tài)。由于風(fēng)能發(fā)電具有以上特點(diǎn),使得風(fēng)電的開發(fā)較之于水電而言困難程度增大。而風(fēng)電相較于其余新能源最大的不足之處在于其穩(wěn)定性較差,若風(fēng)機(jī)產(chǎn)生的電能不經(jīng)過處理直接接入電網(wǎng)中傳輸使用,會影響局部電網(wǎng)的穩(wěn)定性。風(fēng)力發(fā)電過程中風(fēng)力資源的分布、風(fēng)速、當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式及風(fēng)電機(jī)組在大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)行常受到塔影效應(yīng)的影響REF_Ref69983673\r\h[5]，即由于塔架的阻塞作用造成塔架后面的風(fēng)速降低的現(xiàn)象，這是風(fēng)力發(fā)電過程中呈現(xiàn)的一種負(fù)面影響，造成風(fēng)電出現(xiàn)周期性的出力值波動現(xiàn)象。當(dāng)風(fēng)電場為小容量時(shí)，這種影響對電網(wǎng)造成的擾動很小。但隨著風(fēng)電裝機(jī)容量增大，運(yùn)行規(guī)模也隨之變化，風(fēng)電并網(wǎng)后的風(fēng)速降低現(xiàn)象對電網(wǎng)的影響能力也在增大，主要包括對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的影響、對電力系統(tǒng)短路容量的影響、對電力系統(tǒng)頻率的影響、對供電電能質(zhì)量的影響及對電網(wǎng)調(diào)度與系統(tǒng)備用容量的影響等。具體分析如下：1)對電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的影響相較于傳統(tǒng)的火力發(fā)電，風(fēng)力發(fā)電的獨(dú)特特點(diǎn)使其在并網(wǎng)發(fā)電過程中從電網(wǎng)中吸收無功功率。同時(shí)，當(dāng)有功功率發(fā)生變化時(shí)，風(fēng)電機(jī)組的無功需求量會隨之改變。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)條件下，風(fēng)電接入于電力系統(tǒng)尾端，相較于電網(wǎng)其余部分，結(jié)構(gòu)相對薄弱，且其對系統(tǒng)的影響主要是針對薄弱系統(tǒng)的電壓，風(fēng)電場容量較小且無功控制性差，在受到擾動的情況下，此時(shí)的電網(wǎng)會出現(xiàn)電壓穩(wěn)定性的降低問題，很大程度上該情況的出現(xiàn)源于風(fēng)電場對于無功功率的需求。風(fēng)電并網(wǎng)后改變了配電網(wǎng)原有的功率流向和潮流分布情況。隨著風(fēng)電場容量擴(kuò)大,并網(wǎng)處的局部電網(wǎng)電壓及線路輸送功率均會超出穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)間，從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性隨著我國風(fēng)電的發(fā)展規(guī)模不斷擴(kuò)大，風(fēng)電裝機(jī)容量在整個(gè)電網(wǎng)中的占比不斷上升,風(fēng)電出力的不確定性對于電網(wǎng)的沖擊影響也會不斷增大,對電網(wǎng)穩(wěn)定性帶來的影響也會加大。情況嚴(yán)重時(shí)會使系統(tǒng)失去動態(tài)穩(wěn)定性。2)對電力系統(tǒng)短路容量的影響大部分風(fēng)電場都距離電力系統(tǒng)負(fù)荷中心位置較遠(yuǎn)，電氣距離較長使短路容量減少。隨著風(fēng)電發(fā)展和風(fēng)電規(guī)模的不斷擴(kuò)大，風(fēng)電場對系統(tǒng)出現(xiàn)短路時(shí)電流值的計(jì)算所產(chǎn)生的影響也會增加。分析原因主要有兩點(diǎn)，第一點(diǎn)是基于上面所述的風(fēng)力發(fā)電場地通常不位于傳統(tǒng)的電力中心內(nèi)，短路電流的分布也會產(chǎn)生巨大變化，因此短路容量也會出現(xiàn)極大的不同REF_Ref69984102\r\h[6]。第二點(diǎn)是大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后，許多風(fēng)電機(jī)組連接在一起，使供給風(fēng)電的能力大大提升。在負(fù)載較大的情況下，各機(jī)組內(nèi)風(fēng)波動的不相干性可能通過相互補(bǔ)償對由此產(chǎn)生的短路電流產(chǎn)生重大影響。3)對電力系統(tǒng)頻率的影響在電力系統(tǒng)中，頻率作為電能產(chǎn)生和消耗平衡與否的一項(xiàng)指標(biāo)，當(dāng)電網(wǎng)處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，其頻率應(yīng)該接近于標(biāo)稱值，由風(fēng)電場引起的波動會帶來對電網(wǎng)頻率的影響，當(dāng)實(shí)時(shí)風(fēng)速大于切出風(fēng)速或小于切入風(fēng)速時(shí)，系統(tǒng)為保證穩(wěn)定運(yùn)行會令風(fēng)電機(jī)組會停止工作。因此,隨著實(shí)時(shí)風(fēng)速的變化，風(fēng)電機(jī)組產(chǎn)生的風(fēng)功率也在不斷變化，易造成風(fēng)電機(jī)組頻繁的啟動和停機(jī)現(xiàn)象。風(fēng)電的隨機(jī)出力也會給電網(wǎng)運(yùn)行帶來眾多問題：當(dāng)風(fēng)電場與其他供電部分在結(jié)構(gòu)上組成一個(gè)小型電網(wǎng)時(shí),易對系統(tǒng)的頻率造成較大影響。因此風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行要在給定的頻率區(qū)間內(nèi),一旦其頻率超出給定的約束范圍后，應(yīng)停止風(fēng)電機(jī)組的工作以保證電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定。4)對電力系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響風(fēng)電出力不確定性造成了風(fēng)功率的周期波動，電網(wǎng)電壓的波動、閃變及波形畸變問題代表了風(fēng)電對電能質(zhì)量的負(fù)面影響，電壓波動性的特殊表現(xiàn)即為電壓閃變，閃變的程度與電壓的變化呈現(xiàn)正比特性。風(fēng)電場并網(wǎng)時(shí)會產(chǎn)生遠(yuǎn)高于額定電流的沖擊電流，經(jīng)過短暫時(shí)間即進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。風(fēng)電場并入大容量電力系統(tǒng)時(shí)，接入瞬間產(chǎn)生的沖擊電流對系統(tǒng)穩(wěn)定性影響較小，但電網(wǎng)容量若是較小，并網(wǎng)時(shí)會造成電網(wǎng)電壓快速下降，造成同在電網(wǎng)上的其余電力設(shè)備難以維持穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)風(fēng)速逐漸增大時(shí)，風(fēng)電出力波動性增強(qiáng)，電壓波動和閃變情況會更加嚴(yán)重。5)對環(huán)保成本及發(fā)電成本的影響近年來我國大力度投入以保護(hù)環(huán)境，而火電機(jī)組運(yùn)行中產(chǎn)生的等污染物需經(jīng)過脫硫等處理后才可以實(shí)現(xiàn)排放。而風(fēng)電作為清潔能源減少了一次能源所帶來的成本;且風(fēng)力發(fā)電過程中自身不會產(chǎn)生環(huán)境污染，節(jié)約了較多投入在環(huán)保上的成本。風(fēng)電場除建設(shè)過程中需要投入較多資金外，后期在運(yùn)行維護(hù)過程中所需資金較少。故大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)條件下會降低整個(gè)系統(tǒng)的發(fā)電成本值，增強(qiáng)環(huán)境友好性，提高電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)性。6)對電網(wǎng)調(diào)度及電力系統(tǒng)備用容量設(shè)置及電網(wǎng)調(diào)峰的影響傳統(tǒng)的發(fā)電計(jì)劃都是基于對上網(wǎng)負(fù)荷的準(zhǔn)確預(yù)測，以此制定火電機(jī)組在日內(nèi)的出力計(jì)劃，當(dāng)風(fēng)電并網(wǎng)后，需要預(yù)測其在日內(nèi)（24?）的風(fēng)功率情況，而風(fēng)電的隨機(jī)出力使得難以實(shí)現(xiàn)對其準(zhǔn)確預(yù)估，近年來有眾多關(guān)于風(fēng)電功率預(yù)測的研究，但對實(shí)際風(fēng)功率的預(yù)測誤差仍較大，無法到達(dá)所需的精度要求，不能滿足電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)調(diào)度模式。當(dāng)風(fēng)電出力具有與上網(wǎng)負(fù)荷同樣的變化趨勢，則表明風(fēng)電具有整調(diào)峰的作用。而在實(shí)際并網(wǎng)過程中風(fēng)電往往不僅不呈現(xiàn)正調(diào)峰特性反而呈現(xiàn)反調(diào)峰特性REF_Ref69984205\r\h[7]，風(fēng)電的反調(diào)峰特性是指當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷較小時(shí)，全網(wǎng)出力過剩，風(fēng)電在此時(shí)出力較大造成棄風(fēng)現(xiàn)象；而當(dāng)電網(wǎng)處于用電高峰，負(fù)荷較大時(shí)，全網(wǎng)出力不足，風(fēng)電在此時(shí)出力較小，必須使用備用火電機(jī)組發(fā)電才能滿足此時(shí)的符合需求。風(fēng)電的風(fēng)功率變化趨勢同上網(wǎng)負(fù)荷的增減趨勢恰好相反，實(shí)際造成了大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)的負(fù)荷峰值同負(fù)荷谷值差距增大，風(fēng)電的反調(diào)峰特性給電網(wǎng)調(diào)峰帶來了影響和困難。目前為了改善風(fēng)電并網(wǎng)后帶來的負(fù)面影響，在改善穩(wěn)定性上可以采用靜止無功補(bǔ)償器（SVC）。將靜止無功補(bǔ)償器安裝在風(fēng)電場出口位置，