冯吉胜
中国能源建设集团天津电力建设有限公司 天津市 300171
摘要：近年来，我国的发展战略是着重开发可再生资源以满足当前电力需求，风力发电项目便是其中之一。依据风力发电控制系统工作原理，风速大小的变化，对产电量具有一定影响，随着风速的增加，产电量逐渐增多。虽然风速增加，对产电量的提升有所帮助，但是对电力系统的稳定运行是否会造成影响还需进一步研究。鉴于此，文章首先分析了风力发电的技术优势，然后对其对电力系统的影响及解决措施进行了研究，以供参考。
关键词：风力发电；电力系统；影响分析
1风力发电的技术优势
在风力发电的过程中，其技术在实际应用中存在很多的优点，并且现如今随着我国风力发电事业快速发展，其技术的应用越来越普通，通过充分的结合风力发电技术存在的优点，主要是存在着以下几个方面：一是经济性十分好。在实际进行风力发电的过程中，由于风力发电的价格并不是很高，其下降速度较快，有的风力发电已经是接近于了煤炭的发电成本，在提高经济效益方面存在着十分重要的作用，如果风力发电的能力提高一倍的情况下，那么成本会下降到35%左右，如果风电增长30%，那么成本也会随之下降。除此之外我国的风力能源是较为丰富的，在日后持续发展的同时，经济性也会更加的突出。二是工程建设工期较多，建设完成后见效较快。在进行风力发电的时候，由于风电工程的建设速度十分快，可以通过周和月来进行相应的计算，在短期之内就是可以完成工程项目的建设情况，这样可以有效地去缓解一些急用的情况。同时在对风力发电技术应用的过程中，在一些较为偏远地区中具有重要作用，通过合理进行这项技术，能够对我国西部一些地区分散性的实际需要进行有效解决，这样可以更好地满足这些区域人们在用电方面的需要。
2风力发电对电力系统的影响及对策
2.1对电力系统的影响
2.1.1对电能质量的影响
鉴于风力机的运行特性和风资源的不确定性，因此，确定了风电机组的功率波动特性，对区域电网的电能质量会产生影响。当风机接入点存在较大短路比时，将抑制电压波动和闪变。如果电子控制装置设计不当，电压波形将严重失真，从而可能导致谐振和一些潜在的问题。
2.1.2对稳定性的影响
一般情况下，并网末端的风电机组具有不确定性，影响配电网的流向和分布。在电网的初步规划和设计中没有考虑到这种情况。当风电机组注入功率增大时，配电网电压会出现超限，联络线线的功率会超过安全范围，如果情况特别严重，将会导致电压崩溃。当风力机为异步发电机时，处于发电状态的风力机会输出有功功率向电网，同时有大量的无功功率从电网流向风机。为了减少从电网吸收的无功功率，风电场在建设之初配置了动态无功补偿装置和并联电容器组。考虑异步发电机功率恢复特性，当发生电网有一处短路故障在时，若排除故障不能及时，可能出现暂态电压失稳的情况。随着风电场规模在整个电力系统中所占的比例也在不断提高。风电不稳定输出功率的增加对电网的影响更为明显，严重时会迫使电网瓦解。
2.1.3对保护的影响
为了延长风机接触器寿命，风机在始终保持并网状态，当起动风速接近时，允许出现风电机组以电动机方式短时运行，这确定了风机潮流不固定的性质。所以要充分考虑继电保护装置的整定和配置。当风电机组三相短路故障在短距离内发生时，故障电流是断断续续的特点，在不对称故障时提供的短路电流也有限。这种情况增加了风电场保护检测故障的技术难度，也可能影响原有配电网保护装置的正确运行，这在最初配电网的保护配置和整定时没有考虑到。
2.2改善电能质量问题
2.2.1改善电网结构
公共连接点的短路比和线路的X／R比也是影响风力发电机组电压波动和闪变的重要因素。公共连接点的短路比越大，电压闪变和波动越小。当电网线路的X／R比合适时，用无功功率引起的电压波动来补偿有功功率引起的电压波动，从而降低整个平均闪变值。
2.2.2安装电力电子装置
当发电机组达到同步转速时，发电机闭合定子断路器，使发电机通过电流反馈对双向晶闸管导通角进行控制经一组双向晶闸管与电网连接，使双向晶闸管的触发角由180°向0°逐渐打开，双向晶闸管在并网过程结束后被短接。可以通过这种软启动方式，使并网过程比较平滑，可以将冲击电流在风电机组并网时限制在1.2～1.5倍额定电流以内。当发电机组达到同步转速时，发电机闭合定子断路器，使发电机通过电流反馈控制双向晶闸管的导通角，并通过一组双向晶闸管与电网连接，使双向晶闸管的触发角从180°逐渐开至0°并在并网过程结束后使双向晶闸管短接。通过这种软启动方式，并网过程比较平稳，风机并网时冲击电流可限制在额定电流的1.2～1.5倍以内。
2.3做好接入系统的风电场的设计工作
接入电压等级及接入点的选择是风电场接入系统设计的主要工作，一般综合考虑风电场的规模、地理位置、周边地区电网现状及发展规划等因素。为防止电压崩溃的情况和电压较大波动发生，应考虑采取必要的措施在接入系统设计中，如采用静止无功补偿装置、超导储能装置等。在接入系统设计阶段进行电能质量评估，特别是针对选用的风电机组和接入系统方案，谐波治理必要时采取适当的治理措施。较好的办法是在静止无功补偿装置的设计中结合无功补偿要求，选择滤波器参数时兼顾治理风电机组产生的谐波。
2.3.1分组投切电容器
系统的无功补偿是通过快速分组投切电容器组来实现的。风速直接影响风电场的输出的有功功率和无功功率。电容器组调压曲线为台阶状，并且有一定的投切次数，不能无时限的投切，不能快速响应风速变化时电压波动。
2.3.2超导储能装置
超导储能装置的超导储能密度可达108J／m３。超导储能装置具有有功、无功综合调节能力，能快速处理有功功率。SMES可灵活调整四象限的有功功率和无功功率。基于GTO双桥变换器，可以跟踪系统电量波动，为系统提供功率补偿。充分利用SMES的有功和无功综合调节能力，可以抑制风电场的输出功率波动并稳定输出的电压。同时，SVG的无功补偿对接入点电压的依赖性大于有源SMES补偿装置，补偿效果不受接入点电压的影响。
2.3.3保护装置的调整
目前通常对风电场保护装置进行配置与整定是按照终端变电站的方案来确定。基本由上级变电站的保护来切除风场送出线路的故障，而风场的风电机组由孤岛保护、低电压保护等来逐台切除。但是这种保护配置方法对于今后有大量风电场接入配电网时，会降低系统的可靠性。调峰管理存在的难点需要通过以下方法来破解，首先通过收集各种风电机组技术参数、预测气象信息，实时发电计划和AGC算法以风速风机出力和负荷预测为基础，并应用于工程；其次，调度部门根据原则，承担同一范围内其他机组各风电场出力波动引起的调峰问题发电机组，使各发电机组能够从管理上积极开展预测工作。为解决风电机组引起的电压波动问题，实现整个区域电网无功电压的最优控制，扩大了无功控制系统的应用范围，将无功电压控制系统纳入风电场接入点变电站。
结语
综上所述，通过对上述内容进行分析研究后得出，总之在未来经济持续发展的过程中，风力发电的技术合理应用具有十分广阔的发展前景，因此要高度重视技术创新和应用，在整体上不断提高技术的应用效益，保证其风力发电的整体效益得到提高，在一定程度上促进我国电力企业持续稳定的发展。
参考文献:
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［2］张鹏．基于公平发电的新能源电站协调调度方法研究［J/OL］．电测与仪表，2017:1-11．