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摘 要：随着节能环保理念的深入，各国在经济发展过程中更注重可再生能源的应用。以风能为典型代表，其在发电过程中以自身便于开发、节能环保且资源量较为充足等优势被得到广泛应用，尤其规模较大的风力发电厂在容量方面已突破百兆瓦。然而实际应用过程中，区别于水电厂或火电厂，其往往因自身输出功率变化较大，对电网产生一定影响。对此，本文主要对风力发电的基本概述、电网受风力发电的影响以及解决影响问题的主要策略进行探析。
关键词：风力发电；电网；影响；策略
前言：在风电规模逐年扩大的背景下，许多原有控制与调整电网运行的电源被削弱，但风电电源在实际应用过程中在调压、调频等方面仍存在一定的不足，使电网运行受到不同程度的影响。同时，风力发电所输出的功率也具有明显的波动情况，加上风电场多在电网末梢进行建设，不具备稳定的网络结构，这样便对电力系统的可靠运行带来严重的影响。因此，对电网受风力发电对影响分析具有十分重要的意义。
一、风力发电的基本概述
（一）风力发电的主要特征
现阶段，风力发电是各国面对环保问题与能源需求问题所采取的重要措施。实际应用过程中风力发电对优势特点主要表现在：作为可再生能源的风能不会对环境造成污染；建设风力发电厂时无需占用大面积土地且建设周期较短；风力发电运行中无需配备技术操作人员且易于维护。除此之外，风力发电的应用也存在一定不足之处，如能量密度较小、无法存储大量风能、风力与风向变化较为明显以及风轮机效率不高等。因此，风力发电应用的优势不容忽视，但其自身的不稳定性对电网的运行也会产生不利影响[1]。
（二）风力发电的主要现状与发展趋势
我国风力发电的发展起步较早，已逐渐成为继火电与水电发电后的另一发电电源。从20世纪80年代，并网发电中的总装机容量便呈逐年上升趋势，据相关数据统计，截至2007年以前，装机容量年平均增长率高达30%以上，位居世界前列。且在科学技术不断发展的背景下，我国的风力发电也表现出一定的发展趋势，如从技术角度，风力发电机组应用过程中将集三片叶、管式塔以及水平轴等于一体，且在运行方式上出现离散分散化以及并网运行等。同时在风电场选址方面，也不再局限于平坦地带或内陆地区，能够适用于许多复杂地带或沿海地区。总体发展方向更表现为风力发电系统在结构、变速恒频以及驱动等方面将更加完善，如并网运行过程中同步发电机、笼型异步发电机等也会在电网运行时起到更为突出的作用[2]。
二、电网受风力发电的主要影响分析
相比一般能源电厂，风力发电中采用的主要为异步发电机，有功功率输出的情况下将使无功需求发生一定的变化，而且风能自身具有明显的不可控特征，在调度过程中无法将负荷大小作为主要依据，特别对于风力资源较为丰富区域，电网大多表现为薄弱的现状，这些因素都使电网的运行受到影响，具体可从电能质量、调度过程以及电网的有效运行等方面进行分析。
（一）从电能质量角度
风力发电对电能质量产生影响主要体现在三方面，即：第一，风力发电过程中所应用的异步电动机缺少相应的励磁装置，而且实际并网前发电机组也不存在电压，很容易在并网过程中受冲击电流影响，相比额定电流，冲击电流往往超出其五倍左右，这样便使电网电压出现下跌趋势。第二，如前文对风电机组的叙述，其在功率输出方面具有明显的波动性，容易在发生塔影、尾流、湍流等效应后对风电机组的运行产生影响，如常见的电压脉动、电压谐波等问题，这些问题都不利于电网电能质量的提高。第三，现阶段风力发电中的变速风电机组在运行过程中多会引用相应的变频设备，电压波形会在设备运行中产生的谐波等影响下发生畸变。
（二）风力发电影响电网调度过程
我国目前大多风能资源较为丰富的地区，本身存在较小的负荷量以及薄弱的电网结构等特征，这就使风力发电中输入功率对电网潮流分布进行改变，极易影响电网节点电压。同时风能自身不可控的特征更表现为风速状况是决定发电量与发电状态的重要因素，而风速又具有明显的间歇性特征，这就导致发电量不稳定。同时，风电场得以有效运行要求调峰容量足够且做好备用电源的预留工作，但风力发电受风速状况以及风向等影响不够稳定，对前期的调度安排工作造成一定影响。
（三）从电网稳定运行角度
大多电网规划设计过程中，很少将电网末端进行风电机组设计所带来的问题进行分析，容易使潮流分布与方向受配电网功率流动影响而发生一定的变化，这样电网电压将会超出风电场的安全范围，电压可能存在崩溃现象。同时，风力发电中若将大规模电量同时向电网中注入，可能使电网频率、暂态等稳定性受到一定影响。另外，风力发电的不稳定性特征也表现在自身的短路电流方面，若电网中的设备如开关或变电站母线等在短路电流超出遮断容量后，也不利于电网的安全运行[3]。
三、解决风力发电影响电网运行问题的策略
（一）合理设计风电场规模
风电场规模设计过程中首先应考虑到自身的短路容量问题，根据以往学者提出的短路容量比，即通过判断风电场运行中的额定容量与电网短路容量二者的比值，使风力发电输入功率在节点电压作用下的变化情况进行反映，在比值较小的情况下可说明电网具备较强的抗风电场干扰能力。对于电网电压稳定以及电压质量判断，许多西方发达国家目前在短路比数据方面要求控制在4%左右。除此之外，设计中还需考虑到穿透功率问题，其主要指电力系统运行中能够承受的装机容量，设计时可参照西方国家的具体数据，将风电规模控制在10%左右穿透功率指标，便可使电网稳定运行。
（二）对电能质量的改善措施
电能质量得以改善首先应逐步完善电网结构，可根据产生电压闪变以及波动情况的因素，如电网线路X/R比或风电机组短路容量比等，对容量比以及X/R比进行提高以起到抑制闪变或波动的作用。其次需对并网方式进一步改善，并网时可选用软启动装置，可使电网受风电场并网的冲击得以削弱，根据电网额定调流，将冲击电流保持在其1.2-1.5倍左右较为适中。最后，引入现代较为先进的补偿装置，如APF、SVC等对电压的闪变进行抑制的同时，也有利于提高电压稳定性。
（三）改进保护装置
改进电网保护装置过程中应将风力发电中的故障电流问题进行分析，并在整定风电场继电保护设备过程中做好电网与风电场功率流向的分析。具体实践过程中应根据当前变电站的设计方案，结合配电网保护将存在的故障问题进行切除，对于风电机组可直接利用低电压或孤岛保护使风电机组得以切除，这样在清除所有故障问题后，风电场可自行完成并网过程[4]。
结论：风力发电是现阶段实现绿色环保目标的重要途径。但实际应用过程中也可能对电网造成一定的影响，要求正确认识风力发电的特点以及我国风力发电的主要趋势 ，从风电场规模设计、电能质量的改善以及保护装置的改进等方面使电网运行中风力发电的影响控制至最低程度，并网性能也因此得到提高，为风力发电企业以及我国经济建设奠定良好基础。
参考文献
[1]刁瑞盛. 风力发电对电网的影响研究[D].浙江大学，2010.
[2]吴茜琼. 风电场并网运行对电力系统影响的仿真分析[D].南昌大学，2010.
[3]王海涛. 风力发电对电网电压的影响及对策研究[D].重庆大学，2011.
[4]王天施，苑舜. 风力发电对电网的影响及对策[J]. 高压电器，2010，08：89-92.
关键词：风力发电；电网；影响；策略
前言：在风电规模逐年扩大的背景下，许多原有控制与调整电网运行的电源被削弱，但风电电源在实际应用过程中在调压、调频等方面仍存在一定的不足，使电网运行受到不同程度的影响。同时，风力发电所输出的功率也具有明显的波动情况，加上风电场多在电网末梢进行建设，不具备稳定的网络结构，这样便对电力系统的可靠运行带来严重的影响。因此，对电网受风力发电对影响分析具有十分重要的意义。
一、风力发电的基本概述
（一）风力发电的主要特征
现阶段，风力发电是各国面对环保问题与能源需求问题所采取的重要措施。实际应用过程中风力发电对优势特点主要表现在：作为可再生能源的风能不会对环境造成污染；建设风力发电厂时无需占用大面积土地且建设周期较短；风力发电运行中无需配备技术操作人员且易于维护。除此之外，风力发电的应用也存在一定不足之处，如能量密度较小、无法存储大量风能、风力与风向变化较为明显以及风轮机效率不高等。因此，风力发电应用的优势不容忽视，但其自身的不稳定性对电网的运行也会产生不利影响[1]。
（二）风力发电的主要现状与发展趋势
我国风力发电的发展起步较早，已逐渐成为继火电与水电发电后的另一发电电源。从20世纪80年代，并网发电中的总装机容量便呈逐年上升趋势，据相关数据统计，截至2007年以前，装机容量年平均增长率高达30%以上，位居世界前列。且在科学技术不断发展的背景下，我国的风力发电也表现出一定的发展趋势，如从技术角度，风力发电机组应用过程中将集三片叶、管式塔以及水平轴等于一体，且在运行方式上出现离散分散化以及并网运行等。同时在风电场选址方面，也不再局限于平坦地带或内陆地区，能够适用于许多复杂地带或沿海地区。总体发展方向更表现为风力发电系统在结构、变速恒频以及驱动等方面将更加完善，如并网运行过程中同步发电机、笼型异步发电机等也会在电网运行时起到更为突出的作用[2]。
二、电网受风力发电的主要影响分析
相比一般能源电厂，风力发电中采用的主要为异步发电机，有功功率输出的情况下将使无功需求发生一定的变化，而且风能自身具有明显的不可控特征，在调度过程中无法将负荷大小作为主要依据，特别对于风力资源较为丰富区域，电网大多表现为薄弱的现状，这些因素都使电网的运行受到影响，具体可从电能质量、调度过程以及电网的有效运行等方面进行分析。
（一）从电能质量角度
风力发电对电能质量产生影响主要体现在三方面，即：第一，风力发电过程中所应用的异步电动机缺少相应的励磁装置，而且实际并网前发电机组也不存在电压，很容易在并网过程中受冲击电流影响，相比额定电流，冲击电流往往超出其五倍左右，这样便使电网电压出现下跌趋势。第二，如前文对风电机组的叙述，其在功率输出方面具有明显的波动性，容易在发生塔影、尾流、湍流等效应后对风电机组的运行产生影响，如常见的电压脉动、电压谐波等问题，这些问题都不利于电网电能质量的提高。第三，现阶段风力发电中的变速风电机组在运行过程中多会引用相应的变频设备，电压波形会在设备运行中产生的谐波等影响下发生畸变。
（二）风力发电影响电网调度过程
我国目前大多风能资源较为丰富的地区，本身存在较小的负荷量以及薄弱的电网结构等特征，这就使风力发电中输入功率对电网潮流分布进行改变，极易影响电网节点电压。同时风能自身不可控的特征更表现为风速状况是决定发电量与发电状态的重要因素，而风速又具有明显的间歇性特征，这就导致发电量不稳定。同时，风电场得以有效运行要求调峰容量足够且做好备用电源的预留工作，但风力发电受风速状况以及风向等影响不够稳定，对前期的调度安排工作造成一定影响。
（三）从电网稳定运行角度
大多电网规划设计过程中，很少将电网末端进行风电机组设计所带来的问题进行分析，容易使潮流分布与方向受配电网功率流动影响而发生一定的变化，这样电网电压将会超出风电场的安全范围，电压可能存在崩溃现象。同时，风力发电中若将大规模电量同时向电网中注入，可能使电网频率、暂态等稳定性受到一定影响。另外，风力发电的不稳定性特征也表现在自身的短路电流方面，若电网中的设备如开关或变电站母线等在短路电流超出遮断容量后，也不利于电网的安全运行[3]。
三、解决风力发电影响电网运行问题的策略
（一）合理设计风电场规模
风电场规模设计过程中首先应考虑到自身的短路容量问题，根据以往学者提出的短路容量比，即通过判断风电场运行中的额定容量与电网短路容量二者的比值，使风力发电输入功率在节点电压作用下的变化情况进行反映，在比值较小的情况下可说明电网具备较强的抗风电场干扰能力。对于电网电压稳定以及电压质量判断，许多西方发达国家目前在短路比数据方面要求控制在4%左右。除此之外，设计中还需考虑到穿透功率问题，其主要指电力系统运行中能够承受的装机容量，设计时可参照西方国家的具体数据，将风电规模控制在10%左右穿透功率指标，便可使电网稳定运行。
（二）对电能质量的改善措施
电能质量得以改善首先应逐步完善电网结构，可根据产生电压闪变以及波动情况的因素，如电网线路X/R比或风电机组短路容量比等，对容量比以及X/R比进行提高以起到抑制闪变或波动的作用。其次需对并网方式进一步改善，并网时可选用软启动装置，可使电网受风电场并网的冲击得以削弱，根据电网额定调流，将冲击电流保持在其1.2-1.5倍左右较为适中。最后，引入现代较为先进的补偿装置，如APF、SVC等对电压的闪变进行抑制的同时，也有利于提高电压稳定性。
（三）改进保护装置
改进电网保护装置过程中应将风力发电中的故障电流问题进行分析，并在整定风电场继电保护设备过程中做好电网与风电场功率流向的分析。具体实践过程中应根据当前变电站的设计方案，结合配电网保护将存在的故障问题进行切除，对于风电机组可直接利用低电压或孤岛保护使风电机组得以切除，这样在清除所有故障问题后，风电场可自行完成并网过程[4]。
结论：风力发电是现阶段实现绿色环保目标的重要途径。但实际应用过程中也可能对电网造成一定的影响，要求正确认识风力发电的特点以及我国风力发电的主要趋势 ，从风电场规模设计、电能质量的改善以及保护装置的改进等方面使电网运行中风力发电的影响控制至最低程度，并网性能也因此得到提高，为风力发电企业以及我国经济建设奠定良好基础。
参考文献
[1]刁瑞盛. 风力发电对电网的影响研究[D].浙江大学，2010.
[2]吴茜琼. 风电场并网运行对电力系统影响的仿真分析[D].南昌大学，2010.
[3]王海涛. 风力发电对电网电压的影响及对策研究[D].重庆大学，2011.
[4]王天施，苑舜. 风力发电对电网的影响及对策[J]. 高压电器，2010，08：89-92.