宋媛媛

(太原理工大學)

摘要: 近米，綠色環保、節能減排是人們關注的熱點話題，風能是一種常見的清潔型能源，隨著環保事業的推進，風力發電也在逐漸增多。在風力發電的過程中，電網運行質量和運行安全備受關注。本文主要就風力發電并網對電網的影響進行了相關的探討與分析。

關鍵詞: 風力發電;電網運行;影響分析

隨著我國能源利用率的提升，風力發電在不斷的進步與發展。較之發達國家，我國的風力發電事業起步較晚，所以相對落后。不過，隨著經濟水平的提升，我國對國外的優秀經驗進行了積極的借鑒和分析，并且總結出了屬于自己的發電技術

，從而促進了風力發電事業的快速發展。隨著風力發電規模的日益擴大，風力發電的容量也在不斷的增加，常規的電源控制電網已經無法保障電網的正常運行，所以需要采取新和影響。新的技術。本文就此作出了分析，闡述了風力發電并網的作用和影響。

一、風力發電機組類型

風力發電的機組類型較為常見的有三種，分別是:異步風力發電機、雙饋異步風力發電機、直驅式交流永磁同步發電機。異步風力發電機是國內常見的發電機型，在風力發電中應用廣泛，其具有結構簡單、運行安全等優點，其為定速恒頻機組運行的過程中，轉速通常不會發生改變，在風能轉換狀態良好的情況下，發電機組的運行機率較小，所以發電能力不高。不僅如此，其需要在電力系統中獲取無功功率。為了滿足電網的運行要求，采用相應的補償策略是必不可少的通常會在機端并聯補償電容器;雙饋異步發電法普遍應用在兆瓦級的發電機之中，是世界范圍內，最常用的機型。由于風力機的運行速度不是恒定的，且能夠在一定范圍內進行調節，從而在很大程度上優化了風機風能，使系統運行效率得到有效提升。不僅如此，該發電機的功率輸出較為平滑，連接簡便，不需要無功補償設備的輔助，能夠在一定范圍內進行功率的調節;在大型風機組運行的過程中，齒輪箱往往是最容易出現故障的部件。如果選用無齒輪箱的機構，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力發電的運行成本。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、風力發電接入電網的方式

常見的風力發電接入電網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，如開發地規模等等。通常來說，規模小且距離風電場較近，能夠進行就地消納的風力發電廠通常會援用分散式接入電網的方式，接入的電壓分別是10/35kV電源采用分布式接入，系統容量小，所以電網運行相對安全。反之，風力發電的開發規模較大，無法實現就地消納，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，裝機容量占據了很大一部分，如果某個環節產生問題，那么很有可能出現電網運行安全問題，導致電網運行質量的降低。

三、風力發電并網對電網運行的影響

(一)電壓閃變

常見的風力發電并網方式為軟并網，盡管采用軟并網方式，啟動時所產生的沖擊電流仍然沒有明顯的環節。如果風速過大，超出切出風速，則風機會推出額定出力狀態。如果風場風機的運行動作相同，這種沖擊會對整個電網產生巨大的影響。不僅如此，風速和塔影效應都會嚴重影響風機處理的穩定性，導致風機出力產生波動，從而帶來電壓閃變的問題，不僅影響輸電質量，還在很大程度上影響電網的運行安全。

(二)諧波污染

產生諧波污染的原因有兩種:一種是發電子自帶電力電子裝置，從而導致諧波問題。如果采用與電網直接相連的恒速風力發電機，則在軟啟動階段，電網和電子裝置相連，從而產生諧波，但是諧波的出現過程短暫，頻率較低，所以影響不大。如果采用變速風力發電機，由于該發電機主要運用整流裝置和逆變裝置接入電網系統，所以電力電子裝置的切換頻率在諧波范圍之內，從而導致十分嚴重的諧波問題。然而，電力電子器件在逐步創新與改進，諧波問題的影響正在不斷減小。另一種污染原因是并聯補償電容器與線路電抗產生諧振。在風力發電實際運行的過程中，在風力發電廠出口位置，變壓器的低壓方向出現了大量諧波。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)電壓穩定性

在大規模的風電場的范圍內，電壓波動相對較大，且波動頻繁。產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大量沖擊電流，單臺機組并網雖然不會產生較大的沖擊，但是沖擊時間相對較長;其次，如果采用多臺機組并網，很有可能導致電壓驟然下降，影響電網運行質量。所以，在使用多臺發電機組進行并網時，一定要對發電機組進行分組，并且并網工作要有一定的時間間隔。如果風速過大或者產生故障，發電機組會自動推出并網狀態，從而導致電壓突降。如果機組數量較多，則電容補償會導致脫網前的運行電壓增加，從而使電壓下降問題更加嚴重;最后，風速的變化也會影響電壓穩定性，導致電壓波動。如果平均風速加大，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，電壓升數值相對較小，從而引發的電壓降大。如果風場輸入功率加大，則電壓升數值就會隨之加大，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，提升電壓穩定性。如，在并網的過程中，風電場機組端如果能夠在瞬間無功，則啟動電流會隨之降低，電網受到的沖擊也會變小。不僅如此，采用異步發電機時一定要采取恰當的防護措施，避免大面積的電壓崩潰，從而嚴重影響電網的運行效率和運行質量。

(四)無功控制、有功調節

異步發電機是大規模風力發電場中的常見機組，在并網運行的過程中，這種機組需要吸收電網的無功功率從而增加運行負擔，導致小型電網的穩定性受到影響。所以，在匹配相應的電容器組是必不可少的，通過電容器組進行無功補償，實現電網運行質量的改進與提升，并且減少無功功率的消耗，有效控制成本。由于控制環節的增加，該機組增加了許多有優點。如，能夠對無功功率加以控制、可以完成有功和無功功率的解耦控制等等。該發電機能夠對轉子轉速加以控制，也可以對力矩加以控制。不僅如此，變頻器通過d軸分量實現有功功率的控制，以及轉子側與電網側變頻器之間的有功交換。結語綜上所述，風力發電是我國常見的發電方式之一，隨著經濟的進步與發展，我國風力發電技術在逐漸成熟，風力發電的規模日益擴大。近幾年，風力發電已經成為新能源發電發電的主要模式。盡管如此，我國風力發電的技術仍然有待提升，要充分考慮風力發電并網對電網運行的影響。影響并網的原因有很多，如發電機、電場規模、電場規劃等等。解決這些問題要從根本入手，改善硬件設施，調節電網負荷能力和平衡能力，實現電網運行質量的有效提升。

參考文獻

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