趙林果

（國網(wǎng)陜西省電力公司延安供電公司，陜西 延安 716000）

隨著風電的大規(guī)模建設(shè)，電網(wǎng)需要面臨大規(guī)模風電并網(wǎng)的問題，由于風電接入電力系統(tǒng)后會產(chǎn)生比較大的波動，導致電網(wǎng)也會出現(xiàn)產(chǎn)生巨大的不穩(wěn)定，因此，要采用有效措施，降低風電的影響。

1 風能的優(yōu)勢和不足

風能是一種全新的清潔能源，擁有巨大的儲量，有著巨大的應(yīng)用前景。但是，由于風能的各種特點，導致風能的應(yīng)用存在很大的問題，尤其是缺少基中性和可操作性，并且風能的穩(wěn)定性上也有很大不足。在風電并入主干電網(wǎng)時，風電的不穩(wěn)定性就會對電網(wǎng)產(chǎn)生巨大的影響。

（1）缺少穩(wěn)定性。風力是有明顯不可預(yù)測性的，無論是風力的大小、方向，以及能否起風都很難預(yù)測，從而使得風能發(fā)電也并不能像火力等傳統(tǒng)發(fā)電方式能夠進行有效地控制，所以，風能發(fā)電都有隨機性、間歇性的特點。這就導致風電的質(zhì)量較差，無論是頻率、電壓，都難以保持穩(wěn)定的狀態(tài)。

（2）風能無法儲存。風能并不能像其他發(fā)電形式那樣儲存，因為風能發(fā)電只能在有風的天氣中進行，并不能像水電和火電一樣儲存起來。為了避免因為風能發(fā)電的間歇性導致對電網(wǎng)的影響，一般會給發(fā)電機組安裝儲能設(shè)備，于是，增加了風能發(fā)電的成本。

（3）電廠的位置相對偏遠。我國絕大多數(shù)風電場都在西北、華北和東北地區(qū)，這些地區(qū)擁有十分豐富的風能資源，有較好的風力發(fā)電前景，但風能發(fā)電場所所在的地理位置和其他的發(fā)電廠相對比較偏遠。所以，在風能并網(wǎng)時，需要較大的投資。

2 風電的大規(guī)模并網(wǎng)影響

2.1 影響電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性

風電本身就有不穩(wěn)定的特點，因此，風電并網(wǎng)后也會影響主電網(wǎng)，使其變得同樣不穩(wěn)定。風能發(fā)電的運轉(zhuǎn)都屬于無功輸出的功率，在并網(wǎng)后會導致主電網(wǎng)的電壓降低。為此，一般會在風電接入電網(wǎng)之前，專門針對性地對電網(wǎng)進行調(diào)整，保證電網(wǎng)能夠承受因為風電并網(wǎng)所帶來的的波動，做好對風電輸入網(wǎng)功率比例的管控，從而確保并網(wǎng)后主網(wǎng)可以安全穩(wěn)定運行。對于風力發(fā)電輸出質(zhì)量，其最大的質(zhì)量問題在于電壓存在波動和閃變，出現(xiàn)這種情況主要來自風力資源的不穩(wěn)定。風力發(fā)電機組屬于被動運行，在運行方式上存在明顯的局限，其發(fā)電質(zhì)量會完全隨著風的變化而變化。即便在機組的運行狀態(tài)正常，由于風速和風向都會改變風電機組的功率輸出，而且這些外界條件都不會受到人為因素影響，因此，風電中的波動和閃變都是長期存在的。同時，風電機組啟動后，會瞬間產(chǎn)生極高的電流，馬上會對電網(wǎng)產(chǎn)生非常大的沖擊，之后，由于局部沖擊，就會造成電網(wǎng)的電壓下跌。而如果風電機組發(fā)電有大幅度的波動或者閃變，也容易導致接入點位置的短路等問題。為了解決這些問題，一些電網(wǎng)專門采取了軟著陸的方式解決風電系統(tǒng)的波動問題。而風電機組也會限制風機轉(zhuǎn)動速度，如果風力過大，導致超過了風電機組能夠承受的最大風速，風力發(fā)電機組就會停轉(zhuǎn)或者限制轉(zhuǎn)速。但如果所有發(fā)電機組都因為風速過大而停轉(zhuǎn)，將會直接導致局部供電網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性受到極大的影響。

風電機組在發(fā)電時也會產(chǎn)生諧波，同樣會嚴重影響主電網(wǎng)的穩(wěn)定性。諧波的產(chǎn)生方式可以概括為兩種。首先，使用恒轉(zhuǎn)風電機組，在軟啟動時會產(chǎn)生短促的諧波，但是，這種短波由于持續(xù)時間非常短，因此，能導致的影響是可以忽略的。另一種是使用變速機組，在接入電網(wǎng)的瞬間會產(chǎn)生諧波。由于變速機組在接入電網(wǎng)的過程中，會使用整流裝置和逆變裝置，假如在發(fā)電過程中未能做好對電子裝置切換頻率的控制，就容易出現(xiàn)放電機組同時補充電容時和電網(wǎng)的主電路出現(xiàn)諧振，于是，會產(chǎn)生幅度極大的諧波，會嚴重影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

2.2 影響發(fā)電供電計劃

電網(wǎng)的發(fā)電供電計劃都建立在可預(yù)測的條件下，但是，由于風電具有明顯的不可預(yù)測性，大規(guī)模并網(wǎng)后會導致電網(wǎng)的情況也會有明顯的不可預(yù)測性。所以，風電大規(guī)模并網(wǎng)后會影響電網(wǎng)的發(fā)電供電計劃，電網(wǎng)需要針對風電可能出現(xiàn)的波動來進行調(diào)整，造成發(fā)電和供電計劃制定的困難。目前，會結(jié)合氣象圖、天氣預(yù)告來對風電的發(fā)電情況作出預(yù)測，計算風能發(fā)電的供電曲線，然后，再進行整個電網(wǎng)調(diào)度工作的調(diào)整，以便能有效應(yīng)對風電所產(chǎn)生的波動。同時，也要做好對風電波動承載量的計劃，還要為發(fā)生計劃外的波動做好相應(yīng)準備，并且時刻做好對風電機組、主電網(wǎng)等環(huán)節(jié)的監(jiān)測工作，調(diào)度中心做好數(shù)據(jù)的校正，并發(fā)布計劃給相關(guān)電廠作出調(diào)整和控制，確保發(fā)電的穩(wěn)定性。

2.3 影響電網(wǎng)設(shè)備的容量分配

如果風電的功率變化能夠和電網(wǎng)的負荷變化相一致，那么，風電就能自動地進行調(diào)峰，大規(guī)模并網(wǎng)后能夠保證電網(wǎng)的穩(wěn)定。但是，風電的功率波動也有可能和電網(wǎng)的負荷相反，這就會加重電網(wǎng)調(diào)峰的困難性。為此，電網(wǎng)需要針對風電分配容量，將一部分調(diào)峰容量用于承載風電的波動。如果電網(wǎng)的容量不足，并能應(yīng)付風電的波動，此時，就要限制風電的注入率，不利于大規(guī)模并網(wǎng)的實現(xiàn)。更重要的是，由于風電具有明顯的隨機特點，因此，理論上波動會極大，完全超出電網(wǎng)的調(diào)控能力。所以，在并網(wǎng)后，系統(tǒng)要保證足夠的容量，確保安全可靠運行。

3 風電場大規(guī)模并網(wǎng)下調(diào)整策略

3.1 提升電能的質(zhì)量

很多補償裝置都擁有提升點能質(zhì)量的功能，可以有效控制風能發(fā)電過程中出現(xiàn)的電壓波動和閃變問題。目前，常用的設(shè)備包括SVC有緣濾波器、動態(tài)電壓恢復(fù)器等。從理論上講，電壓對閃變所導致的危害是有決定性作用的；電壓波動主要與電網(wǎng)負荷量的變化和短路容量有關(guān)。如果電網(wǎng)短路容量是一定的，那么，如果電網(wǎng)中無功負荷存在劇烈的波動，就很容易導致閃變的出現(xiàn)，從而對電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成進一步的破壞。因此，為了能夠?qū)﹂W變進行有效的控制，就需要控制電壓，所以，目前，方法是通過安裝無功補償裝置，避免電網(wǎng)出現(xiàn)過于嚴重的波動，達到從源頭上抑制閃變出現(xiàn)的目的。目前的APF設(shè)備使用了電子技術(shù)和信號處理技術(shù)，能夠進行十分全面的諧波治理，設(shè)備自身就能夠產(chǎn)生電網(wǎng)諧波和極性相反的電流，所產(chǎn)生的諧波可以達到低效諧波干擾的目的。還可以使用DVR技術(shù)，如果電網(wǎng)發(fā)生電壓跌落的情況，就會迅速做出反應(yīng)補償電壓，所以在風電產(chǎn)生波動或者閃變，也能馬上做出補償，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定。

3.2 改善風力發(fā)電廠規(guī)模

在風電大規(guī)模并網(wǎng)的背景下，電網(wǎng)必然會受到風電的影響。加入發(fā)風電并沒有占據(jù)較大的比例，或者風電機組注入的功率很小，則電網(wǎng)能承受風電所帶來的不穩(wěn)定，風電并不會制約電網(wǎng)的發(fā)展。但實際情況中，風電是大規(guī)模并入電網(wǎng)的，而且，風電相對發(fā)達的地區(qū)往往人口稀少，所以，電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)本身會比較薄弱，導致風電會占據(jù)電網(wǎng)較大的比例，從而導致電網(wǎng)潮流分布改變，以及改變電網(wǎng)的節(jié)點電壓，無論是波動還是閃變，都會對當?shù)氐碾娋W(wǎng)產(chǎn)生極大的作用。同時，風速甚至會導致風電機組停止發(fā)電，進一步提升了調(diào)度的難度。

雖然目前利用氣相、超級計算機能夠?qū)μ鞖庾鞒鲆欢ǖ念A(yù)測，但是，依然不能滿足電網(wǎng)調(diào)度的要求，導致風電大規(guī)模并網(wǎng)之后，仍然會對電網(wǎng)有極大的干擾，而且難以控制。因此，可以采取控制風力發(fā)電廠規(guī)模的方法，降低風電對主電網(wǎng)的最大注入率，并在未來的建設(shè)中不斷改良主電網(wǎng)的建設(shè)，提升主電網(wǎng)對風電波動的控制和承受能力，保證電網(wǎng)的穩(wěn)定。

4 結(jié)語

風電作為一種綠色能源，擁有著經(jīng)濟、環(huán)保的特點和優(yōu)勢，但是，風電本身也具有明顯的劣勢，包括不受控制、不穩(wěn)定等等。在未來，風電會成為一個擁有明顯競爭力的發(fā)電方式，但是，因為風電的不穩(wěn)定還需要繼續(xù)進行改良，電網(wǎng)需要做好調(diào)度工作，并且采用合理的技術(shù)有效抑制風電的波動和閃變，降低負面影響，推動電力行業(yè)的長遠發(fā)展。