许江波 罗志远
国网西藏电力有限公司电力科学研究院 西藏拉萨 850000
摘要：近年来随着人们对电能需求的不断增加，为了满足人们的需求，电力企业不断寻求新的供电方式，风力发电作为一种清洁、环保的发电方式，受到了社会各界的关注。然而，风力发电本身具有随机性和间歇性，这将严重影响电力系统的原有稳定性。因此，在风电并网过程中，有必要加强对各个方案的评估，以实现电力系统的稳定。
关键词：风电并网；电力系统；稳定性
引言
能源是国民经济发展的重要基础，是人类社会进步的必要物质保障。随着经济的发展，能源与国民经济的矛盾日益加深。而这种矛盾的刺激使我国开始重视能源的发展。风力发电作为一种新兴产业，既能满足社会用电需求，又能有效减少环境污染。
1风电并网的概述
风力发电机组采用异步发电机技术，其静态特性和暂态特性各有特点。风电场对电网的干预将对区域电网的电压产生一定的影响。原来，区域电网是根据本地区的使用和生产条件作出的具体调整，具有一定的稳定性。风电的引入将导致风电自身格局的破坏，这将对风电的稳定性产生一定的影响。这种影响对电网运行有一定的不利影响，需要在实践中加以研究，并采取一定的措施加以避免。风电并网是风电发展到一定程度的必然途径，可以有效节约电网供电系统的成本，从而最大限度地利用资源。然而，在风电网络中，会出现两种不同属性的供电方式，这两种供电方式会产生一定的影响，使其不稳定。
2风电场的电压特性
2.1有功出力变化对电压的影响
风电机组的输出功率通过0.69/35kv升压变压器、集电架空线和进线电缆送至330kV升压站低压侧。该段线路短路容量小，电压等级低，等效阻抗电阻参数较大，不可忽视。因此，有功功率对线路电压降的影响是明显的，有功功率输出越大，影响越严重。为了提高风力机的发电效率，大多数风力机都配备了变桨距功能，以充分利用风能资源。风电机组有功功率输出随风速的变化会引起风电场电网的电压波动。风力发电机组控制系统的控制算法、参数设置和塔影效应都会引起有功功率输出的周期性变化。在风机启动退出、风机超速保护或机组故障的情况下，风电接入系统和风电场集电系统的网格点会引起电压波动和闪变。
2.2无功功率对电压的影响
多个风电场产生的电能送至330kV升压站，经35/330kV升压变压器变压后，经高压输电线路收集送至750变电所低压侧，升压后送至无穷大系统（750kV输电网）。该段线路短路容量大，电压等级高，等效阻抗电阻参数小，可忽略不计，只留下电抗参数。风电场无功负荷主要为恒速恒频风电机组（如为变速恒频风电机组，则无功消耗大大降低）、升压变压器和架空线路，无功电源主要包括无功补偿装置和输出线路的充电电源。在系统运行的各个阶段，无功功率与无功负荷之间的平衡关系决定了风电场电网的电压水平。当无功电源远大于无功负荷时，风电场的电压会升高到允许的上限以上，严重影响电力设备的绝缘性能；当无功电源略大于无功负荷时，风电场电压升高，改变输电网的潮流分布，影响电力系统的运行方式；当无功电源略小于无功负荷时，风电场电压降低，也会改变输电网的潮流分布，主要影响无功补偿装置的补偿量；当无功功率远小于无功负荷时，风电场的电压降将低于允许电压限值，甚至导致系统电压崩溃。我国大部分风电场距离负荷中心较远，电力通过输电网传输到负荷中心。因此，风电接入系统对无功平衡/电压偏差的影响已成为关键问题之一。
3风电并网对于电力系统稳定性的影响
风电并网后，主电网的输出功率将降低。然而，风能具有一定的随机性和不可调度性，受自然因素的影响很大。在某些季节，风能相对丰富，因此发电量相对较多。在某些季节，风能相对匮乏，导致电能输出较低。在各种条件下，它对供电的可靠性和稳定性有很大的影响。而且，我国风资源分布相对不均。为了保证风电出力和整个电网的稳定，在电网末端建有风电场，风资源丰富。风电并网后，其影响将扩大，传统的控制方式无法发挥其作用。当稳定性受到影响时，可能导致整个电网的故障，影响区域电网的运行。
4风电并网对于电力系统稳定性影响的应对措施
4.1优化风电场作用下的电网结构
目前，为了节约资源，我国风电场建成后，大多与当地已建成的电网设施直接并网。在并网过程中，忽视了对电网自身属性的关注，导致引入风电打破自身结构。对此，笔者认为，可以在风电场建立之初就了解和优化当地电网体系，从而减少风电引入的影响，使二者协调起来。
4.2减少地区风电的依赖性
我国风资源分布极不均衡，有的地区资源相对丰富，有的地区全年无风资源。因此，在风电场建设中，大多是风资源相对丰富的地区，由于资源丰富，对风电场的依赖性不断提高。但是，在一些特殊的天气条件下，这类地区会出现风资源不足的情况，这使得该地区的电力供应在某些特定条件下无法满足，这就使得电网运输脱节。面对这种情况，该地区应尊重风能的不可预测性，适当引入风电，而不是将大部分能源需求放在生产方式上，以减少风电对地区能源的影响。
4.3在风电场建立无功补偿措施
在电力传输过程中，由于缺乏对电网的掌握，可能会造成不必要的电力消耗，因此有必要加强对电网的传输控制。风电并网后，传统的控制方法会影响系统的稳定性。因此，需要一种新的无功补偿措施。该措施能有效保证电网无功功率的局部平衡，且无功循环相对较小，从而有效提高电网电压的稳定性，减少网损和电网故障。
4.4减少地区接入风电场容量
这不同于减少地区对风电的依赖。也就是说，这个地区计划建设多少个风电场，在这个建筑布局上，需要做一定的调整。如果在同一地区并网的风电过多，对电网的影响就越大。因此，在建设过程中，要尽量避免风电场过多。电网发生健全故障后，可及时切除部分风电场，实现离网运行，保证送电。
4.5低电压穿越技术的应用
4.5.1电网侧串联额外的变换器
采用网侧串联变换器可以提高DFIG机组的LVRT能力。在此基础上，对故障电压进行补偿，保证双馈发电机定子电压保持在一个相对稳定的水平。最后，可以改善甚至消除由定子电压突变引起的各种负面影响，主要包括定转子电流、电磁转矩和无功功率振荡等瞬态电磁现象。同时，通过直流母线，可以将双馈发电机未来的输出能量输送到电网，有效防止直流母线电压严重高于正常值。因此，这种结构的LVRT性能非常优异，可以完成零电压穿越，但其缺陷是显而易见的。一方面成本相对较高，另一方面控制过程也不简单复杂。
4.5.2故障期间的控制策略。
近年来，大量学者致力于DFIGLVRT的实现研究。其主要思想是改进控制策略，即避免额外的硬控制电路带来的额外成本增加。根据以往的经验和技术，PI调节器大多采用定子磁场定向或电压定向的矢量控制方式，以便分别调节有功或无功功率，而且具有相当的抗干扰特性。但是，如果电网电压急剧下降，调节器很容易处于输出饱和状态，因此很难起到更有效的调节作用。因此，在电压下降到电压上升的过程中，双馈发电机不处于闭环控制状态。为了弥补这一不足，国内外许多学者围绕这一问题做了大量有益的研究，并提出了大量相关的改进措施。具体来说，一些控制方法是基于静止无功补偿方式；有些是基于励磁电压的：通过调节励磁电压，可以产生具有衰减特性的转子电流空间矢量，并包含相应的漏磁场分量。
结束语
风电并网在一定程度上是我国风电场建设的必然要求，对我国电力供应具有一定的效益。但是，经过长期的发展，我国电网建设已经有了一定的稳定性。风电场的并入或多或少会对这种稳定的结构带来一定的影响。面对这种情况，我们必须采取一定的措施加以规划，避免区域性供电故障，影响其经济社会的正常发展。
参考文献
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