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論風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響及應(yīng)對(duì)措施

2020-12-29 12:03:48陳志剛安振宇谷聰穎
中國電氣工程學(xué)報(bào) 2020年6期
關(guān)鍵詞:應(yīng)對(duì)策略

陳志剛 安振宇 谷聰穎

摘要:近些年來,由于風(fēng)力發(fā)電十分環(huán)保,因此風(fēng)力發(fā)電受到了全世界各國的重視。由于我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,對(duì)電力的需求與應(yīng)用也越來越大,致使電能的超負(fù)荷使用,電力能源的短缺,提升了電力行業(yè)對(duì)可再生能源的重視。風(fēng)能作為一種可再生的清潔能源,是指把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,因此越來越多的國家開始著手開發(fā)應(yīng)用風(fēng)力發(fā)電。

關(guān)鍵詞:風(fēng)電并網(wǎng);電網(wǎng)影響;應(yīng)對(duì)策略

風(fēng)力發(fā)電是利用風(fēng)來帶動(dòng)風(fēng)車葉片的轉(zhuǎn)動(dòng),通過旋轉(zhuǎn)的速度提升產(chǎn)生的機(jī)械動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能,從而來促進(jìn)發(fā)電機(jī)的發(fā)電。由于風(fēng)能是一種無公害能源,風(fēng)力發(fā)電不需要燃料,不會(huì)造成空氣的污染。因此受到許多國家的廣泛應(yīng)用。將發(fā)電機(jī)并入電網(wǎng)運(yùn)行稱為風(fēng)電并網(wǎng),但由于風(fēng)力存在著不可控性,大規(guī)模的運(yùn)用風(fēng)電并網(wǎng)也對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生著越來越大的影響。因此本文主要對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生的影響以及所要采取的措施進(jìn)行分析討論。

1什么是風(fēng)電并網(wǎng)

由于風(fēng)速具有隨機(jī)性,不穩(wěn)定性,為了保證電網(wǎng)的正常供電,要對(duì)風(fēng)進(jìn)行充分的利用,則需要風(fēng)力發(fā)電機(jī)及相應(yīng)的儲(chǔ)能裝置,來保障電網(wǎng)供電正常運(yùn)行。除此之外,風(fēng)速的大小也影響著風(fēng)力發(fā)電的狀態(tài)及對(duì)電能輸送的功率大小,采用風(fēng)電并網(wǎng)的形式則會(huì)有效地提高電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定。

風(fēng)電并網(wǎng)是指將幾十臺(tái)甚至上千臺(tái)的風(fēng)力機(jī)同時(shí)并網(wǎng)運(yùn)行,對(duì)風(fēng)能源進(jìn)行充分的開發(fā)利用,統(tǒng)一的對(duì)產(chǎn)生的強(qiáng)大電力進(jìn)行配送。由于風(fēng)電并網(wǎng)存在著許多優(yōu)點(diǎn),不僅在能源利用以及環(huán)境保護(hù)方面,而且在工程建造,工作管理方面也十分的方便。所以在全世界范圍內(nèi)得到了快速的發(fā)展。

2風(fēng)力發(fā)電機(jī)的類型

風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械功,從而使電力輸出的設(shè)備。但由于風(fēng)電并網(wǎng)的不同,發(fā)電機(jī)的類型也存在著差異。

2.1異步型發(fā)電機(jī)

異步型發(fā)電機(jī),由于它的結(jié)構(gòu)簡單,操作方便。是我國現(xiàn)今采用的主力發(fā)電機(jī)。它可以由定子直接向電網(wǎng)輸送交流電,再由變頻器控制轉(zhuǎn)子,向電網(wǎng)間接輸送功率。從而滿足用電需求。

2.2同步型發(fā)電機(jī)

我國還有采用同步型發(fā)電機(jī)。相較于異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)來說,它可以在額定的風(fēng)速下進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。由于風(fēng)速的不同也可以實(shí)現(xiàn)不同的功率作用于電網(wǎng)。使得風(fēng)力發(fā)電在較大的范圍內(nèi)可以進(jìn)行運(yùn)作。

2.3水平型與垂直型發(fā)電機(jī)

除此之外還有水平軸與垂直軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)。垂直軸風(fēng)一發(fā)電機(jī)作為西方國家的一種新型發(fā)電機(jī),由于低成本高效率的運(yùn)作方式,也受到了越來越多國家的重視與發(fā)明。

3風(fēng)電并網(wǎng)中一些常見的問題

風(fēng)電并網(wǎng)這一應(yīng)用在給人們帶來極大方便的同時(shí),由于對(duì)其能源的大規(guī)模開發(fā)利用,在風(fēng)電并網(wǎng)方面也存在著一些問題,如果不能對(duì)其所產(chǎn)生的問題進(jìn)行及時(shí)的解決,則會(huì)造成十分嚴(yán)重的后果。

3.1風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力輸送的影響

由于風(fēng)速具有隨機(jī)性,因此風(fēng)力發(fā)電輸出的交流電具有很大的波動(dòng)與隨機(jī)性。因此則會(huì)對(duì)電能產(chǎn)生相應(yīng)的質(zhì)量問題,影響風(fēng)力對(duì)電廠交流電輸出的穩(wěn)定性,大大提高風(fēng)力發(fā)電的運(yùn)行成本。

再有由于風(fēng)電并網(wǎng)的運(yùn)行,在一定程度上也增加了對(duì)電力系統(tǒng)的操控難度,由于并網(wǎng)后電網(wǎng)保護(hù)的配置不夠高,則會(huì)在一定程度上影響電壓的質(zhì)量,影響電壓公司對(duì)電力的正常輸送。

當(dāng)風(fēng)速過大時(shí),風(fēng)里發(fā)電機(jī)到運(yùn)行則會(huì)增加風(fēng)力有用功做功的功率,由于風(fēng)場輸入功率增大則導(dǎo)致有用功加大從而增加電壓輸送,是發(fā)電機(jī)無功功率導(dǎo)致的電壓降值較小,引起電壓波動(dòng)的變化,對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生一定的沖擊,造成電網(wǎng)的故障,或引起電壓輸送的崩潰。

3.2風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)的影響

風(fēng)速的變化影響著電能輸送的頻率,在風(fēng)力發(fā)電組中,大多都采用風(fēng)電并網(wǎng)的方式,因此在輸送電流的過程中,風(fēng)速的變化會(huì)給電能質(zhì)量帶來不同的影響。風(fēng)速的變動(dòng)將會(huì)引起電壓波的波動(dòng),風(fēng)速越大電壓波動(dòng)及閃變也會(huì)比越來越大,一旦當(dāng)風(fēng)速超過切出風(fēng)速時(shí),會(huì)導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)生故障,自動(dòng)退出運(yùn)行操作。當(dāng)整個(gè)風(fēng)電場所有風(fēng)機(jī)同時(shí)停止運(yùn)作時(shí),則會(huì)引發(fā)電網(wǎng)電壓的驟降,會(huì)給配電網(wǎng)帶去很大的沖擊,造成電網(wǎng)閃變的問題,從而影響電網(wǎng)的質(zhì)量。

由于風(fēng)電場中對(duì)交流電有無功率的輸送產(chǎn)生著不同的影響,在電壓的穩(wěn)定性得不到保障時(shí),電網(wǎng)中電壓與功率超出安全范圍后,則會(huì)造成嚴(yán)重的電力事故,從而影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性,更甚者則會(huì)影響到整個(gè)電力的輸送。

3.3功率不同對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)的影響

風(fēng)電并網(wǎng)中風(fēng)電機(jī)組的功率不僅與電壓電流值有關(guān),而且功率因數(shù)也影響著發(fā)電機(jī)的做功。當(dāng)功率不變,功率因數(shù)增加的情況下,若電流輸送增加,電壓與電流的乘積減小,而導(dǎo)致電壓減小。所以在風(fēng)電并網(wǎng)的操作下,輸出功率不變,改變功率因數(shù)的大小則會(huì)對(duì)電壓產(chǎn)生一定的影響。

4風(fēng)電并網(wǎng)產(chǎn)生問題的優(yōu)化措施

針對(duì)風(fēng)速具有隨機(jī)性,不穩(wěn)定的問題,我們要對(duì)風(fēng)速進(jìn)行準(zhǔn)確的預(yù)測,在對(duì)風(fēng)電場容量進(jìn)行變化時(shí)也要對(duì)負(fù)荷進(jìn)行及時(shí)的跟蹤變化。在降低風(fēng)力發(fā)電機(jī)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生沖擊情況下,提高電壓傳送過程中的質(zhì)量,改善不同風(fēng)速對(duì)電壓造成的影響,有效地對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行輸送,保護(hù)電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

在發(fā)電廠進(jìn)行建造前,要選擇合理風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,加強(qiáng)發(fā)電機(jī)通過無功補(bǔ)償裝置保障電壓的穩(wěn)定。在面對(duì)電壓不穩(wěn)定的情況下,要采用多臺(tái)發(fā)電機(jī)并網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)行,減小風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速超出切出風(fēng)速時(shí)自動(dòng)退出并網(wǎng)保護(hù)的狀態(tài),減小因發(fā)電機(jī)脫網(wǎng)對(duì)電壓產(chǎn)生的驟降,進(jìn)一步減小因電壓的不穩(wěn)定而對(duì)電網(wǎng)造成的嚴(yán)重威脅。

在對(duì)于風(fēng)力發(fā)電機(jī)運(yùn)行過程中出現(xiàn)的線路變化的問題,則要加大對(duì)風(fēng)電場投資的成本,裝載無功補(bǔ)償裝置,在發(fā)電機(jī)進(jìn)行無功功率操作引發(fā)系統(tǒng)故障時(shí),為電網(wǎng)的輸送提供了一定的支持,保障了電網(wǎng)的正常輸送。通過一定的形式對(duì)電壓進(jìn)行有效的調(diào)節(jié),增加電壓的備用量,避免因發(fā)電機(jī)故障而導(dǎo)致電網(wǎng)崩潰的情況。

5結(jié)束語

由于我國對(duì)可再生能源的高度重視,風(fēng)能作為一種綠色的可再生能源,在環(huán)保方面存在許多優(yōu)勢(shì)。隨著風(fēng)電規(guī)模的快速發(fā)展,對(duì)風(fēng)力發(fā)電大規(guī)模的開發(fā)利用。為了進(jìn)一步保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全性。風(fēng)電并網(wǎng)的形式可以有效的保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行,提高電能的輸送質(zhì)量。本文則主要對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)使用中進(jìn)行探討并分析,相信風(fēng)電并網(wǎng)在之后的風(fēng)力發(fā)電中會(huì)扮演著越來越重要的角色。

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