风力发电并网运行对地区电网影响的分析

田芹刚

北京计鹏信息咨询有限公司 北京西城区 100032

摘 要：现如今，我国电力技术水平不断提升，风力发电并网作为电力技术重要组成部分，实践过程容易受环境等多方因素影响电网运行情况，难以普及到各地风电企业，为了充分利用丰富的风力资源，本文简单概述了风力发电并网主要技术和主要特点，对风力发电并网运行对地区电网的具体影响进行了探讨，提出了几点风力发电并网运行对地区电网影响的管理策略，以供参考。

关键词：电网；风力发电；影响；并网

相较于传统的火力发电方式而言，风力发电建设周期更短，投入资金更少，对环境没有污染，装机规模更灵活，是环保型的新发电技术。现阶段，我国各地电网企业尚未普及风力发电并网工作，难以突出该技术应用优势。不利于电网现代化建设，所以分析风力发电并网运行对地区电网影响非常必要。

1. 风力发电并网概述

1. 风力发电并网的主要技术

所谓风力发电，简单来说就是风能向机械能进行转化最后变为电能的过程，风力发电并网技术是基于风力发电技术的一个分支，目前国内该技术尚未成熟完善，想要顺利并网并不容易，对功率、电压、电流有较高要求，风力发电并网技术主要分为以下两种^[1]。

其一，同步风力发电机组并网。此并网技术的基本原理在于有效融合同步发电机组与风力发电机组后领风电发电提高性能进而达到并网目的，技术应用优势在于发电机组内风能应用效率可以有效提升，缺点在于过大风速会加剧电机组波动给机组稳定工作造成不利影响。从此技术发展现状来看，同步风力发电机组并网技术具有较为广泛的使用范围，利用发电容量的提高令相关设备运作被带动起来，想要充分利用同步风力发电机组并网技术，就要由专业技术人员对电机组和电网关系进行全面分析，有机结合二者令电网发电质量得以最大程度提升。

其二，异步风力发电机组并网。从并网技术不同于同步风力发电机组并网原理，应用时调整发电机组工作情况另其转差率得以有效提升，应用优势在于保证有关设备最大限度提升工作精准度，电流流量更大，设备使用率较高，操作流程相对简便，应用缺点在于一旦技术操作不合理则可能出现冲击性电流，对电压运行安全性造成不利影响，想要防止该现象，就要由专业技术人员查询相关资料，将机组运行电流和磁路饱和性能提高起来，注意风力发电质量受电流传递、输送的因素影响。

2. 风力发电并网的主要特点

想要全面了解风力发电并网所产生的影响，就要明确其特点，结合区域电网建设实际情况，精准预测和评估风力发电并网给地区电网带来了具体影响。

首先，风场一般地处郊区，这就导致风力发电面对规模较大的建设需求时难以就地消纳，只能经由输电网向负荷中心进行远距离输送；

其次，风能具有较强的随机性变化，由于风力发电基本动力为自然风，所以具有不便于大量存储和不可控的特点^[2]；

最后，风电场普遍存在单机数量多、容量小的情况，导致风能能量低于密度标准，想要达到发电容量相同目的，就要具备水轮尺寸几十倍大的风力机，对单机容量造成了一定限制。

2. 风力发电并网运行对地区电网的具体影响

1. 频率方面的影响

电网电力系统发生干扰情况容易降低电压，风电机组此时由于缺少低电压穿越能力而产生故障从而跳机。系统大规模进入风电后，系统比重中风电占据地位越来越重要，降低了有功功率，加之风电机组具有低电压穿越能力的部分由于穿越环节降低了有功功率，令系统频率受到更多影响，进一步扩大故障问题范围，加剧故障负面影响。

2. 稳定性方面的影响

一般来说，风力发电厂往往设置在电网相对薄弱之处，从电网末端并入风力端口，改变电网原本单向流动的运转情况，进而影响电网稳定性。

3. 电能方面的影响

风速直接影响着风力发电机并网后输出的功率，导致功率呈现出随机性和间歇性的特点，另电网产生电压波动，损害用电设备、线路绝缘、电网内变压器

等进而影响电能质量。此外，功率的波动性问题容易造成电压偏差，影响电网频率，随之改变了变压器励磁电流，加剧调整电压与无功平衡工作的难度。由于异步发电机进行并网期间需要的电力电子设备数量较多，这些设备须具有非线性特性，所以也会产生大量谐波注入电网，加剧损耗电气设备的情况，加快绝缘老化速度，形成诸多干扰信号，引发继电保护设备出现操作错误问题^[3]。

（四）电压方面的影响

因为风电场特别是大型风电场更容易出现电压波动大现象，启动风力发电机组的冲击电流较大，电网在并入单台风力发电机组时基本不会影响电压，电压受到的冲击会在几十秒的持续时间后逐渐没有，而电网并入多台风力发现机组时会急剧降低电压，所以并入过程适宜选择分组进行方式。

（五）日常发电与电力调度方面的影响

首先，风力发电厂可以当成日常使用电源来看，并网难以保证其有效性，地只能并入%~10%总电力的风力发电，一旦超出标准，将更加损害区域电网。

其次，因为具有不可预测性，所以风力发电同样具有该特征，难以等同于电源，加大了预测风电的难度，这就导致发电计划容易存在不合理问题，给日常发电和电力调度工作增大了难度。

6. 经济方面的影响

从电网经济角度分析，风电价格受风电场成本与风电场利润所影响，使用风电这种可再生资源时，面临着电网企业需将风力发电的可再生电力资源全额收购问题，一般高于日常费用，难以均衡分摊价格，进而影响经济效益。

3. 针对风力发电并网运行对地区电网影响的管理策略

首先，重视并网管理。在没有开展风力发电并网工作前做好前期规划与实地调查，重视并网管理，制定管理机制，引入风电信息管理平台，给有关部门提供相关信息服务，保证前期规划、施工建设、并网运行等各个环节的风电信息共建共享，建立对应数据库，令风电信息服务更加透明、公开、及时、准确，避免对电网产生不利影响^[4]。

其次，打造专业的风电并网设备测试团队，发挥人才优势满足并网检测各项需求，提升风电并网管理效率和实施水平，采取相应的考核机制推进风电并网建设进度。

再次，规范技术标准，风电作为可再生的环保型新能源，在实际并网和使用过程中还有诸多问题亟待解决，需规范技术标准，与时俱进更新技术手段，采取智能化管理策略，动态监测风力发电并网后的电力系统运行情况，避免电力系统受电压波动、谐波等影响^[5]。

最后，有效应用滤波器。将有源滤波器设置在电力系统风力发电并网中，实时补偿负荷电流，发挥出该装置的补偿容量小、电压波动大、响应快速等优势，令电网更可靠、更稳定的运行。

结束语：

综上所述，在人们愈加重视环境保护的大环境下，电力企业面对能源供应愈加紧张的局面必须全面推进风力发电并网工作，这既是开发与利用新能源的有效手段，也是电力事业发展中贯彻落实可持续发展战略的必由之路，各地区电网建设应提高重视程度，加强研究风力发电并网技术的工作，综合电气自动化技术、互联网技术等，构建智能化管理风力发电并网模式，避免由此产生电网负面影响，保证并最大程度提升电网运行质量，充分体现风力发电并网价值。

参考文献：

[1] 林涛. 风力发电并网技术与电能质量控制要点探讨[J]. 产业与科技论坛,2021,20(5):33-34.

[2] 赵普天. 风力发电及风电并网技术现状与改善分析[J]. 科学与财富,2020,12(29):137.

[3] 陈奕年. 风力发电并网稳定性控制研究[J]. 百科论坛电子杂志,2020，9(4):858.

[4] 霍思潼,张东升. 风力发电厂并网对功率因数的影响与补偿[J]. 百科论坛电子杂志,2020，31(12):1865.

[5] 韩帅,刘立群,张文超. 风力发电并网运行风险评估[J]. 太原科技大学学报,2021,42(2):92-98.