宋媛媛

(太原理工大學(xué))

摘要: 近米，綠色環(huán)保、節(jié)能減排是人們關(guān)注的熱點話題，風(fēng)能是一種常見的清潔型能源，隨著環(huán)保事業(yè)的推進，風(fēng)力發(fā)電也在逐漸增多。在風(fēng)力發(fā)電的過程中，電網(wǎng)運行質(zhì)量和運行安全備受關(guān)注。本文主要就風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)的影響進行了相關(guān)的探討與分析。

關(guān)鍵詞: 風(fēng)力發(fā)電;電網(wǎng)運行;影響分析

隨著我國能源利用率的提升，風(fēng)力發(fā)電在不斷的進步與發(fā)展。較之發(fā)達國家，我國的風(fēng)力發(fā)電事業(yè)起步較晚，所以相對落后。不過，隨著經(jīng)濟水平的提升，我國對國外的優(yōu)秀經(jīng)驗進行了積極的借鑒和分析，并且總結(jié)出了屬于自己的發(fā)電技術(shù)

，從而促進了風(fēng)力發(fā)電事業(yè)的快速發(fā)展。隨著風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的日益擴大，風(fēng)力發(fā)電的容量也在不斷的增加，常規(guī)的電源控制電網(wǎng)已經(jīng)無法保障電網(wǎng)的正常運行，所以需要采取新和影響。新的技術(shù)。本文就此作出了分析，闡述了風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)的作用和影響。

一、風(fēng)力發(fā)電機組類型

風(fēng)力發(fā)電的機組類型較為常見的有三種，分別是:異步風(fēng)力發(fā)電機、雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機、直驅(qū)式交流永磁同步發(fā)電機。異步風(fēng)力發(fā)電機是國內(nèi)常見的發(fā)電機型，在風(fēng)力發(fā)電中應(yīng)用廣泛，其具有結(jié)構(gòu)簡單、運行安全等優(yōu)點，其為定速恒頻機組運行的過程中，轉(zhuǎn)速通常不會發(fā)生改變，在風(fēng)能轉(zhuǎn)換狀態(tài)良好的情況下，發(fā)電機組的運行機率較小，所以發(fā)電能力不高。不僅如此，其需要在電力系統(tǒng)中獲取無功功率。為了滿足電網(wǎng)的運行要求，采用相應(yīng)的補償策略是必不可少的通常會在機端并聯(lián)補償電容器;雙饋異步發(fā)電法普遍應(yīng)用在兆瓦級的發(fā)電機之中，是世界范圍內(nèi)，最常用的機型。由于風(fēng)力機的運行速度不是恒定的，且能夠在一定范圍內(nèi)進行調(diào)節(jié)，從而在很大程度上優(yōu)化了風(fēng)機風(fēng)能，使系統(tǒng)運行效率得到有效提升。不僅如此，該發(fā)電機的功率輸出較為平滑，連接簡便，不需要無功補償設(shè)備的輔助，能夠在一定范圍內(nèi)進行功率的調(diào)節(jié);在大型風(fēng)機組運行的過程中，齒輪箱往往是最容易出現(xiàn)故障的部件。如果選用無齒輪箱的機構(gòu)，就能有效避免齒輪箱故障問題，從而提升電機組的可靠性和運行效率，減少電機組負荷，提升電機組的使用壽命，也在一定程度上降低了風(fēng)力發(fā)電的運行成本。不過，與前兩種機型相比，這種機組需要對諧波問題進行考慮和治理。

二、風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)的方式

常見的風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)的方式主要有分散接入和集中接入兩種。接入方式的選擇要考慮多方面的因素，如開發(fā)地規(guī)模等等。通常來說，規(guī)模小且距離風(fēng)電場較近，能夠進行就地消納的風(fēng)力發(fā)電廠通常會援用分散式接入電網(wǎng)的方式，接入的電壓分別是10/35kV電源采用分布式接入，系統(tǒng)容量小，所以電網(wǎng)運行相對安全。反之，風(fēng)力發(fā)電的開發(fā)規(guī)模較大，無法實現(xiàn)就地消納，就要選用集中接入的方式。采用這種方式的接入等級普遍較高，且需要進行長距離的運輸，所以在總體比重之中，裝機容量占據(jù)了很大一部分，如果某個環(huán)節(jié)產(chǎn)生問題，那么很有可能出現(xiàn)電網(wǎng)運行安全問題，導(dǎo)致電網(wǎng)運行質(zhì)量的降低。

三、風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)運行的影響

(一)電壓閃變

常見的風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)方式為軟并網(wǎng)，盡管采用軟并網(wǎng)方式，啟動時所產(chǎn)生的沖擊電流仍然沒有明顯的環(huán)節(jié)。如果風(fēng)速過大，超出切出風(fēng)速，則風(fēng)機會推出額定出力狀態(tài)。如果風(fēng)場風(fēng)機的運行動作相同，這種沖擊會對整個電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的影響。不僅如此，風(fēng)速和塔影效應(yīng)都會嚴重影響風(fēng)機處理的穩(wěn)定性，導(dǎo)致風(fēng)機出力產(chǎn)生波動，從而帶來電壓閃變的問題，不僅影響輸電質(zhì)量，還在很大程度上影響電網(wǎng)的運行安全。

(二)諧波污染

產(chǎn)生諧波污染的原因有兩種:一種是發(fā)電子自帶電力電子裝置，從而導(dǎo)致諧波問題。如果采用與電網(wǎng)直接相連的恒速風(fēng)力發(fā)電機，則在軟啟動階段，電網(wǎng)和電子裝置相連，從而產(chǎn)生諧波，但是諧波的出現(xiàn)過程短暫，頻率較低，所以影響不大。如果采用變速風(fēng)力發(fā)電機，由于該發(fā)電機主要運用整流裝置和逆變裝置接入電網(wǎng)系統(tǒng)，所以電力電子裝置的切換頻率在諧波范圍之內(nèi)，從而導(dǎo)致十分嚴重的諧波問題。然而，電力電子器件在逐步創(chuàng)新與改進，諧波問題的影響正在不斷減小。另一種污染原因是并聯(lián)補償電容器與線路電抗產(chǎn)生諧振。在風(fēng)力發(fā)電實際運行的過程中，在風(fēng)力發(fā)電廠出口位置，變壓器的低壓方向出現(xiàn)了大量諧波。雖然諧波問題比較常見，但是與電壓閃變想必，諧波污染比較容易解決，且影響不大。

(三)電壓穩(wěn)定性

在大規(guī)模的風(fēng)電場的范圍內(nèi)，電壓波動相對較大，且波動頻繁。產(chǎn)生這種問題的情況主要有三個方面:首先，機組啟動的過程中會出現(xiàn)大量沖擊電流，單臺機組并網(wǎng)雖然不會產(chǎn)生較大的沖擊，但是沖擊時間相對較長;其次，如果采用多臺機組并網(wǎng)，很有可能導(dǎo)致電壓驟然下降，影響電網(wǎng)運行質(zhì)量。所以，在使用多臺發(fā)電機組進行并網(wǎng)時，一定要對發(fā)電機組進行分組，并且并網(wǎng)工作要有一定的時間間隔。如果風(fēng)速過大或者產(chǎn)生故障，發(fā)電機組會自動推出并網(wǎng)狀態(tài)，從而導(dǎo)致電壓突降。如果機組數(shù)量較多，則電容補償會導(dǎo)致脫網(wǎng)前的運行電壓增加，從而使電壓下降問題更加嚴重;最后，風(fēng)速的變化也會影響電壓穩(wěn)定性，導(dǎo)致電壓波動。如果平均風(fēng)速加大，則有功功率會隨之增加，母線電壓就會先降低、再升高。這主要是由于，在輸入功率小的情況下，電壓升數(shù)值相對較小，從而引發(fā)的電壓降大。如果風(fēng)場輸入功率加大，則電壓升數(shù)值就會隨之加大，電壓降增加會相對較小。此外，考慮到電容補償，電場電壓也會增加。尤其是等值阻抗大的情況下，風(fēng)速變動對電壓的影響就會更加明顯。研究表明，采用電力電子裝置能夠有效降低電壓波動，提升電壓穩(wěn)定性。如，在并網(wǎng)的過程中，風(fēng)電場機組端如果能夠在瞬間無功，則啟動電流會隨之降低，電網(wǎng)受到的沖擊也會變小。不僅如此，采用異步發(fā)電機時一定要采取恰當(dāng)?shù)姆雷o措施，避免大面積的電壓崩潰，從而嚴重影響電網(wǎng)的運行效率和運行質(zhì)量。

(四)無功控制、有功調(diào)節(jié)

異步發(fā)電機是大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電場中的常見機組，在并網(wǎng)運行的過程中，這種機組需要吸收電網(wǎng)的無功功率從而增加運行負擔(dān)，導(dǎo)致小型電網(wǎng)的穩(wěn)定性受到影響。所以，在匹配相應(yīng)的電容器組是必不可少的，通過電容器組進行無功補償，實現(xiàn)電網(wǎng)運行質(zhì)量的改進與提升，并且減少無功功率的消耗，有效控制成本。由于控制環(huán)節(jié)的增加，該機組增加了許多有優(yōu)點。如，能夠?qū)o功功率加以控制、可以完成有功和無功功率的解耦控制等等。該發(fā)電機能夠?qū)D(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速加以控制，也可以對力矩加以控制。不僅如此，變頻器通過d軸分量實現(xiàn)有功功率的控制，以及轉(zhuǎn)子側(cè)與電網(wǎng)側(cè)變頻器之間的有功交換。結(jié)語綜上所述，風(fēng)力發(fā)電是我國常見的發(fā)電方式之一，隨著經(jīng)濟的進步與發(fā)展，我國風(fēng)力發(fā)電技術(shù)在逐漸成熟，風(fēng)力發(fā)電的規(guī)模日益擴大。近幾年，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為新能源發(fā)電發(fā)電的主要模式。盡管如此，我國風(fēng)力發(fā)電的技術(shù)仍然有待提升，要充分考慮風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)運行的影響。影響并網(wǎng)的原因有很多，如發(fā)電機、電場規(guī)模、電場規(guī)劃等等。解決這些問題要從根本入手，改善硬件設(shè)施，調(diào)節(jié)電網(wǎng)負荷能力和平衡能力，實現(xiàn)電網(wǎng)運行質(zhì)量的有效提升。

參考文獻

[1]黃加明.風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)運行影響的分析研究[J].應(yīng)用能源技術(shù)，2015(05).

[2]薛福林.探討風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對主電網(wǎng)的影響[J].低碳世界，2014(07).

[3]陳春，張士勇，郝海賢.風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)對鹽城電網(wǎng)的影響研究[J].中國電業(yè)(技術(shù)版)，2011(01).