风电接入对电力系统的影响

风电接入对电力系统的影响

李渊 ,龙晓雨

中广核新能源投资（深圳）有限公司江苏分公司

摘要：我国国土面积广阔，部分山区、平原地区人口稀少，而风能资源充足，通过建设大规模风力发电机组，能够在很大程度上满足人们工作生活及社会运转中对电能资源的需要。不过，由于风能资源存在一定的间歇性与随机性，当风电接入电力系统中时，极易产生一定的影响，甚至会产生一些电力故障问题，为此，电力单位及有关部门需要加强对风电领域进行深入的研发创新，为风电领域整体发展奠定坚实基础。下面主要对风电接入对电力系统的影响进行分析探究。

关键词：风电接入；电力系统；影响

一、风电系统常见的设备设施

（一）异步风力发电机

通常情况下，异步发电机属于常见风力发电设备之一，其主要是借助定速恒频机组为核心，确保设备运行时，其转速保持恒定，同时，异步发电机的结构较为简单，且相比于新型机组，该设备的发电能力较低，且在实际运行时，需要吸收电力系统中的无功功率。在日常运行时，由于自然界中的风速存在随机性、不确定性，导致异步发电机要低于额定速度与频率运转[1]。

（二）双馈异步风力发电机

所谓双馈异步风力发电机主要以变速恒频发电系统为核心，在实际运行时，风机可以在一定范围内进行调节，以此来保障系统及发电机的高效运转，同时，发电机还可以保持平滑的功率输出。且当该设备与电网连接之后，电力企业单位不需要在另设无功补偿设备，确保电力系统正常稳定的运转下去。

（三）直驱式风力发电机

除此之外，在现代风电系统中，直驱式风力发电机同样属于常见设备之一，经过对大型风电机组的研究分析，在日常运行时，齿轮箱极易出现故障问题，由此而影响着机组整体的正常运转，为此，技术人员可以借助无齿轮箱的结构，减少故障问题出现的概率，从而保障风电机组运行的效率、质量、稳定性及可靠性，同时还可以对风电机组的载荷进行降低，保障机组正常稳定的运转与发展下去，这就是所谓的直驱式风力发电机。当其接入电力系统进行并网运行时，工作人员需要充分考虑谐波治理等问题，以此来对风电机组及电力系统整体运转的安全性提供保障。

二、引起风电不确定性的具体因素

（一）风速不确定性

研究表明，当风电接入电力系统之后，由于地形、高度、空气密度、塔位、尾流效应等因素的影响，风向、脉动风速及平均风速等要素的时空分布受到一定影响，由此而引起风速不确定性，而相关工作人员在对风电机组功率进行分析研究时，凭借传统时域或统计方法，无法对风的时空分布状况进行全面了解，由此导致系统评估结果与实际状况存在较大的偏差，增加了风电不确定性出现的概率，对电力系统整体运转与发展造成影响。

（二）风电转换不确定性

在部分风电机组运行时，由于不良因素影响，导致机组运行特性出现变化，同时，部分风机存在脱网、故障、风速越限及检修等方面的问题，引起切入切除现象，再加之部分机组最大风电功率追踪及远程调节过程存在一定的变化，都会引起风电转换过程的不确定性，从而影响电力系统及行业整体的健康发展。

（三）系统外部不确定性

此外，当风力发电机组运转时，其还会受到外部不确定性因素的影响，继而对机组设备及电力系统运转的安全性造成影响。在实际工作中，其常见的不确定性因素以常规发电机组、符合及偶然事件等方面存在不确定性，而电网调度工作需要对风电机组及负荷同向或反向波动进行定量分析，明确其自身的充裕性与稳定性，电力企业单位技术人员需要对其进行深入的分析研究，制定最为合适的应对方案[2]。

三、风电接入对电力系统的具体影响

（一）对系统频率的影响

当电力系统日常运转时，其自身稳定性能够对受扰系统抵御系统崩溃能力进行直观反映出来，且系统能否充分满足用户对电力电量及功率等方面的需求可以同电力系统充裕性进行反映。在对风电领域及电力系统进行分析研究时，由于风险分析及控制过程会涉及一些分岔、不确定性等方面的理论内容，充分体现出风电并网工作中存在的不确定性因素。

（二）对系统电压的影响

当电力系统正常运转时，电压值能够充分反映出系统运转的稳定性，同时还可以根据对电压的测量，明确出现故障问题的部位与设施。而当风电接入电力系统之后，由于风电不确定性、风电功率波动性等因素的影响，极易引起电压波动与闪变等现象。同时，在部分电力系统运转时，由于电网电压稳定性较差，导致风机极易出现脱网现象，且大规模风机进行并网运行时极易引起该区域电网出现感应电机现象，当某一设备出现故障问题时，极易引起电压失稳现象。

（三）对系统充裕性的影响

通常情况下，当风电接入电力系统之后，其还会对系统充裕性造成影响，其主要是由于部分电力系统与风电融合之后，其自身充裕性极易受到容量因子可信度、输电阻塞及风电机组可用性等因素的影响，为此，工作人员需要对风电功率的时间周期性与空间相关性等特点进行深入分析研究，并对系统长期发电过程的充裕性进行评估，以此为基础选择合适的风电场，保障风电机组运转的正常性与稳定性。

（四）对电能质量的影响

同时，电能质量能够充分反映出电力系统运行的效率，同时对人们工作生活及社会整体运转水平有着极大地影响。而当风电机组运行时，由于异步发电机启动运转过程需要在电网中吸收大量的无功功率，在这一过程会产生极大地并网冲击电流，甚至超出额定电流2-3倍，且脱网过程所引起的电网电压会在短时间内升高至4%，甚至10%左右，当风电接入电力系统之后，由于部分风电存在分布式特点，再加之风速不确定因素的影响，极易引起电压跌落、电压闪烁、涌流等现象，极大地威胁着电力系统运转的质量、安全性。

（五）谐波污染现象

除了以上内容之外，在风电接入电力系统之后，其还会产生谐波污染现象，其主要是由于风力发电机自身存在一定的电力电子装置，当恒速的风力发电机与电网连接，并进行软启动时，由于电网与电力电子装置连接，由此而引起谐波现象，而由于该类谐波次数较少，且出现的过程较短，可以将其进行忽略。而如果与电网相连的是变速发电机，部分电力电子装置切换频率处于谐波产生的范围中，将会出现较大程度的谐波污染现象，进而影响着风电及电力系统整体安全性[3]。

总结

综上所述，在现代科技水平不断提高的影响下，带动着风力发电技术的快速发展，而由于风能资源存在间歇性与不确定性，当风电接入电力系统之后，极易影响电力系统整体的质量与安全性，同时还会增加电力故障问题出现的概率，对人们工作生活造成一定影响。为了改变这一现状，保障风电并网工作正常稳定的进行下去，电力单位及有关部门需要组织专业技术人员，加强对风电不确定性问题的分析研究，并建立大量的硬件设备设施，提升电网负荷平衡能力，制定完善的风电入网标准与制度，同时还可以借助相应的软件技术，对电网进行科学合理的调度，节省成本支出，减低电力故障等问题出现的概率，从而推动现代电力系统及行业整体的健康发展。

参考文献：

[1]姜惠兰,周照清,蔡继朝.风电接入比例对电力系统暂态功角稳定性影响的分析方法[J].电力自动化设备,2020,40(07):53-67.

[2]姜惠兰,白玉苓,王绍辉,肖瑞.风电接入对电力系统小干扰稳定影响分析方法[J].电力系统及其自动化学报,2021,33(09):9-16.

[3]孙伟卿,罗静,张婕.高比例风电接入的电力系统储能容量配置及影响因素分析[J].电力系统保护与控制,2021,49(15):9-18.