（华电山西能源有限公司运城盐湖风电分公司 山西运城 044000）
摘要：在当今节能减排大环境背景下，增加新性能源的利用具有重要意义。当前，风电接入方式在电力系统中得到了广泛应用，并且在电力发电中发挥了重要作用。但是由于电能自身具有其特殊性，在电力发电中接入新能源也存在一定挑战。如果风电接入处理方式不够合理，将会对电力系统的稳定性造成影响。为了更好的对风电接入进行控制，发挥其最大价值，加强风电接入对电力系统影响的研究意义重大。
关键词：风电接入；电力系统；影响
引言
随着经济的飞速发展，电网接入风电的容量增加，大量风电功率的远距离输送会造成线路电压水平过度下降，增大风电场的无功需求和电网线路的无功损耗。当系统电压水平较低时，并联电容器的无功补偿量快速降低，会造成风电场对电网的无功需求上升，进而恶化电压水平，危急的情况下会导致电网电压瓦解。大规模风电并网还影响电网短路电流水平和电能质量，如果这些问题得不到有效的处理，不仅会影响用户的正常用电，而且降低了风能的有效利用率，进而制约风电技术的发展。
1 风力发电的特点
大型风电场并网时具有与常规能源发电厂不同的特点，主要体现在以下几个方面：
2.1 出力不可控性。风电机组的输出功率随着风速的频繁波动而不断变化，呈现出很强的随机性，风电场出力的间歇性和波动性将影响系统的发电可靠性，导致系统备用容量增加。
2.2 不可调度性。由于风能的不可控性，因而不可能根据负荷的大小来对风电场进行调度，给电力系统调度带来了不小压力。
2.3 目前广泛采用的风电机组一般是异步发电机，在发出有功功率的同时，发电机会从系统中吸收无功功率，并且无功需求随有功输出的变化而变化。
2 风电接入对电力系统的影响
2.1风电接入对电能质量的影响
由于风力发电的间歇性和波动性，给电网的电能质量带来了严重的影响，如电压波动、电压偏差和闪变、谐波等。目前，风力发电对电能质量的主要影响是电压波动与闪变，而谐波的影响也不容忽视。风电给系统给电网带来谐波的途径主要分为两种：一是风力发电机本身配有的电力电子装置，如并联电容与电抗元件发生谐振会放大谐波效应。二是风力发电机的无功补偿装置，如并联电容器可能会和线路电抗发生谐振。
2.2风电接入对电网稳定性的影响
（1）对电网调频调峰的影响
大规模风力发电接入电网运行在多方面影响着电力系统。由于传统配电网中的功率方向总是由配电变压器流向用户，接入风电后，功率可能对变压器原有流向相反，这给电力系统的设计带来相当大的困难。因为风能是随机的，所以风电场接入给电网给带来不便。在风力发电还没有达到一定转速速时，其功率与风速的立方有一定的关系。因为风能是不可预测的，所以风电的电量变化也在一定的范围内不可预知。风电功率的波动造成电网峰谷差变大，电网调峰变得复杂。在风力发电装机比重占全网比重较小的情况下，风电场不会对电网造成严重的影响，当然，如果风力发电场装机比重占全网比重较大时，风力发地点电场就会对电网造成一定的不利影响。
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（2）对稳态电压分布的影响
在稳态下，风电并网会使导致接有入点电压的一定程度的升高。针对所接入电网的广泛分布式发电并网，其护荷功率占所接入电网的功率的20%，就能降低线路的功率损耗，进而提高电压水平。综上所述，风力发电并入电网会改善系统的稳态电压分布状态。
（3）对保护装置的影响
目前，风电系统中的装置保护，在风电系统中非常重要。为了减少电动机反复切割的损耗，若只要有风，保证电机组与电网相连；当风速在一定范围内变化时，风电机组可以对电动机进行一段短时间的转动，因此，配置风电场继电保护装置，要知道风电场与电网之间具有双向性功率流。异步发电机在近距离短路的状态下，不能进行供应连续的电流，在不对称故障时也只能供应有限的短路电流，所以，配置风电接入的配电网进行保护时，应综合思考如何根据有限的故障电流来检测故障的发生，使保护装置准确而快速地动作。
2.3 风电接入对继电保护的影响
接触器会因为风电机组的频繁投切而使其使用寿命有很大的缩减，甚至会出现接触器暴死的情况。因而为了有效减少风力发电机组的投切频率，在有风的情况下，风力发电机必须时刻保持与电网的相接。当风速在启动风速的范围内上下波动时，允许风力发电机短时间内停止运行。因为流过电网和风电场之间的联络线的功率可能是双向的。当整个风电网络在整个电网的末端配电网相连接时，由于配电网络采用的是三段式电流保护方式，所以电网一般也应该采用三段式电流保护，尽管系统故障时风力发电提供的短路电流有限。而风电场在电网末端接入配电网时，很有可能会给配电网的保护装置造成不利影响。
3解决措施
3.1 改善电能质量
并网风电场的公共连接点短路比 SCR 和电网的线路电抗 / 电阻比即：X/R比，是影响风力发电引起的电压波动和闪变的重要因素。SCR越大，风力发电机组引起的电压波动与闪变越小。如果电网线路 X/R 比合适，无功功率引起的电压波动可以补偿有功功率引起的电压波动，从而减轻整个平均闪变值。在风电场设置合理的电容器组（或电抗器组）可以抑制电压变动和电压偏差。
3.2 提高电压稳定性
提高电压稳定性的措施主要有：
3.2.1无功补偿
提高无功补偿能力提高大容量异步风力发电场接入后电网电压稳定性的重要措施。适当提高电容器的补偿容量，有助于提高风电系统短路故障后的稳定性，进一步可以选择安装动态无功补偿装置来提供动态的电压支撑，改善系统的电压稳定性。
3.2.2双馈异步发电机
双馈异步风力发电机是目前风电场采用的主流机型，双馈机组定子直接与电网相联，转子通过双 PWM 与电网相联，实现转子交流励磁，通过坐标变换就可以实现转子的交流励磁电流有功、无功解耦，实现有功、无功功率的灵活控制，改善功率因数，提高系统的稳定性，不需要无功补偿装置。
3.2.3采用储能装置
超导储能装置（SMES）具有有功无功综合调节能力，具有响应速度快、转换效率高的特点，不仅可以进行有功功率的调节、无功功率的调节，还可以同时进行有功、无功的独立控制，具有很高的灵活性，能够降低风电场输出功率的波动，稳定风电场电压。
3.3 保护装置的调整
风电场接入配电网时，须考虑风力发电提供的故障电流，需要重新配置和整定配电网保护；在进行风电场保护装置的整定和配置时，须考虑风电场与电网之间联络线的功率流向。目前通常的做法是按照终端变电站的方案进行配置和整定。主要依靠配电网的保护来切除系统的故障，然后采用孤岛保护、低电压保护等措施，逐台切除风力发电机组，从而在故障期间断开风电场与系统的连接，而当故障清除后，控制风电场自动重新并网。但是对于今后大规模风电场接入配电网的情况，这种方法会降低系统的可靠性。
结束语
风能作为一种可再生绿色能源具有改善能源结构、经济环保等方面的优势，但是风力发电也会给电网带来一些影响，如对接入电网的电能质量、电网稳定性、继电保护等方面的影响。所以在利用风能的同时，要采取相应措施，改善其并网性能，尽可能降低其对电力系统运行的负面影响。风电场功率综合控制与风电场输出功率预测对解决风电接入问题具有重要的研究意义。
参考文献：
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论文作者:沈永红
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/17
标签：电网论文; 风电论文; 电压论文; 功率论文; 风电场论文; 电力系统论文; 风力发电论文; 《电力设备》2017年第32期论文;