李春华 鲁新
内蒙古华电辉腾锡勒风力发电有限公司 内蒙古 呼和浩特 010010
摘要：目前，在中国各种新能源的开发利用中，风力发电的优势仍显而易见。首先，由于风力发电技术的迅速发展，效率大大提高，因此风力发电的使用成本不断降低，经济效益突出。就环境保护而言，风能是清洁和无污染的能源，在发电过程中不会对周围的自然环境产生重大影响，在环境保护方面具有显着优势。然而，在需求过程本身，在大规模风力发电和国家电网并行运作方面仍然存在许多技术问题，需要进一步研究。
关键词：风力；发电系统；发电量；预测
阐述了风电的发展前景和装机容量增加对电力系统的影响，介绍了继电保护装置和配电方式的影响。即风电并网对电力系统的影响及解决方案，如提高电能质量、改善电网结构、安装电力电子设备等，加强电网安全管理，提高风电场接入设计要求。
一、中国风电的发展
1．风力发电发展现状。中国将可再生能源的开发利用提高到战略发展水平，优化能源结构是解决中国日益严重的化石燃料和空气污染问题的主要途径之一。成熟技术的可再生能源和中国的第一次使用是水能源，但存在着发展周期长、成本投资大等问题，目前风能似乎已成为最有潜力的清洁可再生能源。
2.中国风电产业发展目标。随着中国风电装机容量的快速增长，风电技术水平日益提高，中国风电发展面临新挑战。为了确保到2030年可再生能源消费总量达到20%，促进能源结构的改造和现代化以及风力发电产业的健康发展，中国制定了指导思想、基本原则、发展目标、建设规划、关键任务和创新发展方法随着风电装机容量的快速增长和风电技术水平的不断提高，中国风电的发展面临着新的挑战。为了确保到2030年可再生能源消费达到20 %的总体目标，促进能源结构转型和现代化以及风力发电产业的健康发展，中国确定了指导思想、基本原则、发展目标、建设规划、关键任务，并创新了节能模式。
二、风力发电对电力系统存在的影响
1．风力发电场的规模。目前，中国风力发电规模日益扩大，但风力发电装机容量在整个电网中所占比例仍然很低，因此风力发电注入对电网的影响很小，对#年的安全影响不大。因此风电场规模一般不受限制。但是，风力资源丰富的地区地处偏远，网络容量小，抗干扰能力差。风力资源的不确定性和不可控制性对当地电网的能源质量产生了重大影响，并成为影响风电场规模的一个重要因素。由于风力资源的不确定性和不可控制性，中国目前没有预测风能的精确技术，需要进一步研究风能和电网之间的相互作用。
2．对能源质量的影响。风能对能源质量的影响主要包括三个方面:第一是谐波的影响。一旦变速风力发电机接入电网，变频器将始终工作。如果电子电器的开关频率在产生谐波的范围内，必然会产生相当严重的谐波问题。二是电压波动和闪烁。在并网风力发电机正常工作时，会出现功率波动、电压波动和火花等问题。影响风力发电机电压波动和闪烁的因素很多，如控制系统、电网条件、风力条件、发电机类型等。风力条件，特别是平均风速和湍流强度，对电压波动和闪烁影响最大。三是电压下降。目前，连接电网的风力发电机大多使用异步电动机，当大量风力发电机连接电网时产生的电压波动非常大。异步电动机启动时，会吸收网络的无功功率，从而影响网络测量的电压。当大量风力涡轮机平行接入电网时，这种影响将扩大，导致电网电压突然下降。
3.影响电网的频率调节和尖端刮除。风力发电会对电网产生很多影响风力发电被纳入电力系统后，电力系统网络将从径向网络转变为电力网络，电源遍布各地，用户相互连接。在电力系统网络中，电力通常由用户端配电变压器吸收。风力发电一旦纳入电力系统，电力可能会从用户端流向变压器，因此电力系统的设计和分析方法会有所不同，从而给分析带来不利影响。此外，由于风力的随机性质，它不适用于电网的尖端刮削和频率调制。
风力达到额定转速之前，风力发电的功率与风速的立方成正比，即风速提高了两倍，输出功率提高了八倍。由于风力发电的不确定性和随机性，风力发电的变化是不可预测和可控的。
4.影响稳定状态下的电压分布。稳定状态下风电并网的特点是并网点稳定状态下电压升高。对于将大规模分布式生产纳入电网，当注入的能量低于所连接电网总负荷功率的20%时，线路上的能量损失将会减少，电压水平也会提高。因此，将风力发电纳入电网一般会改善系统稳定状态下的电压分配，但改善程度取决于风力发电场的位置、风力发电场的类型和风力发电场的容量。选择不当会引起过电压，风力发电机组的有功功率提高负荷特性极限功率，提高电压的静态稳定性；此外，风电场的无功需求降低了负荷特性的极限功率，降低了电压的静态稳定性。
5．对保护装置的影响。频繁更换风力发电机会对接触器造成一定程度的损害，因此解决办法是改变模式，即风力强时，风力发电机将继续由政府生产，风力低时，风力发电机将在短时间内保持发动机运转，从而使电网之间的能量流动这将不可避免地影响继电保护装置的配置和调整。发生短路故障时异步发电机的短路电流会中断，发生不对称故障时短路电流并不重要。因此，风电场保护装置应检测故障，并在故障电流较低时迅速准确地采取措施。
三、风力发电对电网影响的解决方案
1.风力发电规模的科学设计。为了有效地解决风力发电规模问题，有必要采取相应措施解决所遇到的问题，目前国内外风力发电规模的研究主要判断风力发电规模的大小在风能穿透限制的概念中，应当指出，风能穿透与风力发电场的安装容量和系统总负荷有关，它们之间的关系可以决定风能穿透的大小。风能穿透极限是风能穿透的最大值，反映了风力发电场的最大装机容量。在具体分析过程中，西方国家的一些统计数字要求，在能源达到15 %以上时，可以建造风力发电设施。另一个指标是风力发电场的短路容量比率，包括风力发电场的额定容量与风力发电场与电网连接点短路容量的比率。其中，短路容量主要表示网络结构的强度，短路容量较低时，可能表示节点与系统电源之间的电气距离较大，且连接不紧密。风电场接入点短路能力的重要关系表明，该系统抵御风力发电干扰的能力较弱。
2.提高能源质量。为了在风力发电系统接入电网后有效提高电网供电质量，需要采取有效措施改进电网结构。电网连接后的短路比是影响风力发电系统电压和火花的重要因素，其中短路比与风力发电系统电压波动和火花成反比，短路比最大的是最小的波动同时，安装适当的电网线路也能有效地减少电压波动和闪烁。当然，电子设备也可以用来减少风电场对电网的影响。
3.提高电网稳定性。为了提高整个电网的稳定性，需要计算风速和负荷变化对风力发电机组输出有功功率和无功功率的影响，然后安装集流开关电容器。但是，该电容器不能持续有效地调节波动电压，需要安装静态var补偿器，该补偿器能够有效地调节无功补偿，为连续电压波动提供相应的电压支持，从而提高整个系统的性能稳定性。第二，需要安装能量密度高、能迅速充电的超导储能装置。使用基于GTO的双桥变换器，SME可以灵活地调整四个象限的主动和被动电源，并补偿系统功率不足。从而降低输出功率波动，稳定电压，提高电网稳定性。
4.设计保护装置。目前，对于防护装置的设计，首先是从终端站进行安装。第二，在具体过程中，通过岛屿保护和低压保护等措施，一个接一个地消除故障的风力发电机，切断电网的连接。恢复正常后，它们将继续连接和使用。
总之，随着中国风力发电的迅速发展，特别是风力发电总量的不断增长，制约风力发电发展的瓶颈是电网建设。因此，应将风能作为一种主要能源纳入电网规划，并应将热能、水力、核能、风能和其他能源作为一个整体进行规划，以便在以下方面优化电网
参考文献：
[1]杨朝南．风力发电对电力系统的影响及解决方法．2019．
[2]付春菊．浅谈风力发电对电力系统的影响及解决措施.2020.