于超光1 于孝光2 李志伟3
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摘要：风力发电会受到外界的影响，无论是风速、天气、温度，都会影响风电的发电效率，但是，风电作为一种取之不尽的能源，并且有着绿色环保的优势，是一种重要的发电方式。本文就研究风电大规模并网对电力系统调度的影响，首先，分析了风能发电的特点；然后，研究在风力并网后对电力系统调度的影响；最后，研究如何做好相关工作，降低风电的影响。
关键词：大规模风电并网;?电力系统;?影响;?分析;
随着风电的大规模建设，电网需要面临大规模风电并网的问题，由于风电接入电力系统后会产生比较大的波动，导致电网也会出现产生巨大的不稳定，因此，要采用有效措施，降低风电的影响。
1 风能的优势和不足
风能是一种全新的清洁能源，拥有巨大的储量，有着巨大的应用前景。但是，由于风能的各种特点，导致风能的应用存在很大的问题，尤其是缺少基中性和可操作性，并且风能的稳定性上也有很大不足。在风电并入主干电网时，风电的不稳定性就会对电网产生巨大的影响。
(1）缺少稳定性。风力是有明显不可预测性的，无论是风力的大小、方向，以及能否起风都很难预测，从而使得风能发电也并不能像火力等传统发电方式能够进行有效地控制，所以，风能发电都有随机性、间歇性的特点。这就导致风电的质量较差，无论是频率、电压，都难以保持稳定的状态。
(2）风能无法储存。风能并不能像其他发电形式那样储存，因为风能发电只能在有风的天气中进行，并不能像水电和火电一样储存起来。为了避免因为风能发电的间歇性导致对电网的影响，一般会给发电机组安装储能设备，于是，增加了风能发电的成本。
(3）电厂的位置相对偏远。我国绝大多数风电场都在西北、华北和东北地区，这些地区拥有十分丰富的风能资源，有较好的风力发电前景，但风能发电场所所在的地理位置和其他的发电厂相对比较偏远。所以，在风能并网时，需要较大的投资。
2 风电的大规模并网影响
2.1 影响电力系统的稳定性
风电本身就有不稳定的特点，因此，风电并网后也会影响主电网，使其变得同样不稳定。风能发电的运转都属于无功输出的功率，在并网后会导致主电网的电压降低。为此，一般会在风电接入电网之前，专门针对性地对电网进行调整，保证电网能够承受因为风电并网所带来的的波动，做好对风电输入网功率比例的管控，从而确保并网后主网可以安全稳定运行。对于风力发电输出质量，其最大的质量问题在于电压存在波动和闪变，出现这种情况主要来自风力资源的不稳定。风力发电机组属于被动运行，在运行方式上存在明显的局限，其发电质量会完全随着风的变化而变化。即便在机组的运行状态正常，由于风速和风向都会改变风电机组的功率输出，而且这些外界条件都不会受到人为因素影响，因此，风电中的波动和闪变都是长期存在的。同时，风电机组启动后，会瞬间产生极高的电流，马上会对电网产生非常大的冲击，之后，由于局部冲击，就会造成电网的电压下跌。而如果风电机组发电有大幅度的波动或者闪变，也容易导致接入点位置的短路等问题。为了解决这些问题，一些电网专门采取了软着陆的方式解决风电系统的波动问题。而风电机组也会限制风机转动速度，如果风力过大，导致超过了风电机组能够承受的最大风速，风力发电机组就会停转或者限制转速。但如果所有发电机组都因为风速过大而停转，将会直接导致局部供电网络的稳定性受到极大的影响。
风电机组在发电时也会产生谐波，同样会严重影响主电网的稳定性。谐波的产生方式可以概括为两种。首先，使用恒转风电机组，在软启动时会产生短促的谐波，但是，这种短波由于持续时间非常短，因此，能导致的影响是可以忽略的。另一种是使用变速机组，在接入电网的瞬间会产生谐波。
由于变速机组在接入电网的过程中，会使用整流装置和逆变装置，假如在发电过程中未能做好对电子装置切换频率的控制，就容易出现放电机组同时补充电容时和电网的主电路出现谐振，于是，会产生幅度极大的谐波，会严重影响电网的稳定性。
2.2 影响发电供电计划
电网的发电供电计划都建立在可预测的条件下，但是，由于风电具有明显的不可预测性，大规模并网后会导致电网的情况也会有明显的不可预测性。所以，风电大规模并网后会影响电网的发电供电计划，电网需要针对风电可能出现的波动来进行调整，造成发电和供电计划制定的困难。目前，会结合气象图、天气预告来对风电的发电情况作出预测，计算风能发电的供电曲线，然后，再进行整个电网调度工作的调整，以便能有效应对风电所产生的波动。同时，也要做好对风电波动承载量的计划，还要为发生计划外的波动做好相应准备，并且时刻做好对风电机组、主电网等环节的监测工作，调度中心做好数据的校正，并发布计划给相关电厂作出调整和控制，确保发电的稳定性。
2.3 影响电网设备的容量分配
如果风电的功率变化能够和电网的负荷变化相一致，那么，风电就能自动地进行调峰，大规模并网后能够保证电网的稳定。但是，风电的功率波动也有可能和电网的负荷相反，这就会加重电网调峰的困难性。为此，电网需要针对风电分配容量，将一部分调峰容量用于承载风电的波动。如果电网的容量不足，并能应付风电的波动，此时，就要限制风电的注入率，不利于大规模并网的实现。更重要的是，由于风电具有明显的随机特点，因此，理论上波动会极大，完全超出电网的调控能力。所以，在并网后，系统要保证足够的容量，确保安全可靠运行。
3 风电场大规模并网下调整策略
3.1 提升电能的质量
很多补偿装置都拥有提升点能质量的功能，可以有效控制风能发电过程中出现的电压波动和闪变问题。目前，常用的设备包括SVC有缘滤波器、动态电压恢复器等。从理论上讲，电压对闪变所导致的危害是有决定性作用的；电压波动主要与电网负荷量的变化和短路容量有关。如果电网短路容量是一定的，那么，如果电网中无功负荷存在剧烈的波动，就很容易导致闪变的出现，从而对电网的稳定性造成进一步的破坏。因此，为了能够对闪变进行有效的控制，就需要控制电压，所以，目前，方法是通过安装无功补偿装置，避免电网出现过于严重的波动，达到从源头上抑制闪变出现的目的。目前的APF设备使用了电子技术和信号处理技术，能够进行十分全面的谐波治理，设备自身就能够产生电网谐波和极性相反的电流，所产生的谐波可以达到低效谐波干扰的目的。还可以使用DVR技术，如果电网发生电压跌落的情况，就会迅速做出反应补偿电压，所以在风电产生波动或者闪变，也能马上做出补偿，保证电网的稳定。
3.2 改善风力发电厂规模
在风电大规模并网的背景下，电网必然会受到风电的影响。加入发风电并没有占据较大的比例，或者风电机组注入的功率很小，则电网能承受风电所带来的不稳定，风电并不会制约电网的发展。但实际情况中，风电是大规模并入电网的，而且，风电相对发达的地区往往人口稀少，所以，电网的结构本身会比较薄弱，导致风电会占据电网较大的比例，从而导致电网潮流分布改变，以及改变电网的节点电压，无论是波动还是闪变，都会对当地的电网产生极大的作用。同时，风速甚至会导致风电机组停止发电，进一步提升了调度的难度。
4 结语
风电作为一种绿色能源，拥有着经济、环保的特点和优势，但是，风电本身也具有明显的劣势，包括不受控制、不稳定等等。在未来，风电会成为一个拥有明显竞争力的发电方式，但是，因为风电的不稳定还需要继续进行改良，电网需要做好调度工作，并且采用合理的技术有效抑制风电的波动和闪变，降低负面影响，推动电力行业的长远发展。
参考文献
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[2]袁小明,程时杰,文劲宇.储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景分析[J].电力系统自动化,2013,37(01):14-18.