大规模风电接入电网的相关问题及措施

大规模风电接入电网的相关问题及措施

雷旺成

甘肃国能风力发电有限公司   甘肃 兰州  730020

摘要：近几年，随着我国“双碳”目标的提出，风力发电的规模不断扩大，以风电为代表的新能源装机快速增长，这对国民经济的平稳发展起到了很大的促进作用。文章首先介绍了目前风电接入电网面临的缺少协调机制、对电网运营影响巨大的情况，并就怎样加强风电接入电网给出了若干意见，从而增强电网经济和安全价值。

关键词：“双碳”目标；风电；电网；措施

在地球上，天然气、石油、煤炭等能源在使用过程中容易引起全球变暖和环境污染，对人类的生存环境造成严重的影响，因此，风能、生物质能、太阳能等清洁能源的开发显得越来越迫切。作为新能源代表的风能，是一种能量密度低、分布广泛、间歇性强的可再生清洁能源，其输出功率具有随机性，如果大规模的风电进入电网，将会对电网的稳定性和电能质量造成不利的影响。为此，需要对电网中的大型风力发电的影响进行评估，并制定相应的协调控制策略，以提高电网的接受洁净电力的能力。

一、大规模风电接入电网存在的问题

1.1缺乏协调机制

目前，我国电力市场的主要问题是电网的建设与输、配电设施的规划之间的不协调。实际上供电设施的建设往往比电网建设的时间更早，从而给电网的运营带来了巨大的压力。特别是在大型风力发电的发展过程中，重的资源开采，轻的消纳、送出，更是加剧了这一问题。这是由于没有制定年度发展计划和未来的发展规模造成的。因此，要从整体上把握风电开发规模、开发布局、建设时序。近年来，风力发电的工程建设步伐已经大大快于预期，但风能发电技术与对负载要求的提升也并没有保持一致，两者的矛盾日益突出。由于风电场建设初期的程序较简单、施工周期短、接入网络深度、审核手续较多，接入风电场必须先通过规定的升压点或地震位置，部分接入风电场，还需要先更换配套网架，因此风电技术与配套供电并没有直接核准的关系，对风电场发展进程产生了影响。

1.2对电网运行干扰严重

将大型风力发电引入电力系统，对电力系统的运行会产生很大的影响。首先，对于风力发电系统，一般采用软并网方式，它在运行过程中会出现大量的冲击电流，并且极易产生闪变；另外，该供电系统内的各种设备在运行过程中也会产生谐波传动，使电能质量降低。其次，因为无功等各种因素的影响，导致设备的负载出现了很大的变化。最后，按照风力来源的不同，风电场往往集中在荷薄、电网结构薄弱的地方，因此必须选用适当的聚集地和远送途径。而由于偏远地区电网在投入了大规模风力发电机组之后，又常常由于自身的构造较单薄，再加上风力发电的能量不足，保护淡薄，小接点机组与风电场的接入站之间往往距离较近，而且发生问题时间也较长，极易引起电网的负荷闪烁和波动。尤其是接近全功率的机组，容易使电压的稳定性下降。

1.3调峰难度提升

风是一种天然的洁净能源，它具有很大的随机性。由于这种特点，在风电机组中，会出现很大的波动。在这样的条件下，如果不能用科学的方法来解决风力发电，而是将风力发电的频率稳定下来，那么就会对电力系统的供电品质造成一定的影响。但是，经过大量的实际调研，我们可以看到，我国大部分地方的风力资源都很有限，因此，目前的电力生产仍然是以燃煤发电为主，只有少数地方才能利用风力发电。由于风力发电的启动、停机、运营时间相对集中，因此在我国许多地方，由于煤炭发电项目所涉及的能源种类相对单一，从而影响了风电的调峰能力，从而严重干扰了风电的接入。

1.4资金缺失

风力发电虽然污染小，环境保护效果好，但也有很多缺点，尤其是不受人为控制，不能精确地预报。由于我国各地的风能资源差别很大，而且气象预测的水平也很低，因此，为了保证电网的安全稳定运行，需要在电网上设置一些备用装置，以便在电网运行的时候，尽可能的适应风力发电的波动。另外，风电接入电网后，整个电网的结构发生了巨大的变化，对设备和技术的需求也越来越高，为了满足新的需求，必须对设备进行改造，加大对电网的投资。但是，许多电力公司并不重视这个问题，没有加大投资，使得风力发电不能与电网进行有效的连接。

二、大规模风电接入电网的优化措施

2.1加强总体规划

电网在接入大规模风能发电之后，必须从供电计划、特性规划、电流计划等多个角度加以规划。在电流设计中，当电网选择了大型风能接入后，就必须通过电力设备、供电系统设计等各种因素，判断供电系统的无功/有功电流的变动，以便调整供电的并网方案。然而，在大规模风电系统中，必须根据风电系统的特性，对其进行电压迭代计算，并建立PZ、PQ模型。

在电力系统的规划中，要根据区域用电、电网的状态，对区域用电的需求进行预测，确定用电负荷的分布、结构、峰值等特征，从而掌握区域用电状况。同时，充分掌握接入大规模风力发电后的出力状况，确定其逆变和风电的出力特点，在此基础上规划调峰调频机组，确保接入大规模风电后电网仍稳定运行。在方案评估中，结合电网不确定性、能源再生能力、可靠性等综合评价结果，对该方案的可行性进行分析。

2.2强化技术创新

在电网接入风力发电规划中，一方面要建立一个能体现风力发电负荷匹配、自然特性、能源协调性、发电可靠性和并网安全性的指标体系。同时，加强对不同地区大型风电并网集群的运行特征的分析，对不同地区风电场的风能进行综合评价，进行风能预报，从而提高风能预报的准确度和对电网的控制程度；另一方面，开展了风电场实时监测，研究风电机组低压穿越技术、多能源优化协调控制技术、风电场无功补偿技术、系统接入风电场控制运行技术、风电外送输电容量技术，提高系统接纳能力，建立多能源发展协调、电力消纳、电价机制等，为风电的运行调度及发展规划提供技术支撑。

2.3增强调峰能力

我国目前存在的调峰问题，对风力电能与电网的连接产生了一定的影响，因此，必须采取科学的方法，对此加以解决：一是在原有电力系统的基础上，逐步发展新的电力系统；二是根据实际情况调整燃煤电厂，提高其调峰幅度。采用上述两种方法，可以在一定程度上提高电网的调峰性能。

2.4加大资金投入力度

为了更好的将风力发电与电网连接，需要加大投资。要实现这一目标，一方面要根据自己的实际，编制一份完善的报名表，然后再转交国家，争取更多的国家财政支持。同时，也可以将自己的信息公开给社会，提高公众对电力公司的认识，以促进社会资本的参与，进而扩大资本的规模。

2.5分区多元控制

风电平台建设中，如果选择了风电资源比较充足的地方，还可以选择将多个风电场通过集群计算机与电网衔接，并通过不同区域的输送路径实现风能送出。但因为送出风能的通道容量小，无法充分消化风电，同时还面临着许多受阻风电，单纯靠通道输送的优势无法消纳内陆调峰。所以为了提高风电的吸引到率，应将送出风电集群的位置，并考虑利用集群计算机通道内侧调峰资源，在调峰模型中进行适当调整。采用分区优化的方法，以输送通道为边界，对各个区域的电力和负载进行模拟，并将其纳入到调解系统中，以最大限度地发挥消纳的潜能。

三、结语

综上所述，尽管目前大规模风力发电可以接入电网，但仍存在着缺乏协调机制、电网运行不畅、调峰难度加大、缺乏资金等问题，从而使风力发电以及电网发挥不出应有的作用。因此，要更好的进行大规模风电接入电网，就必须加强总体规划、强化技术创新、提高电网的调峰能力、增加投资并进行分区多元控制。

参考文献：

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