风力发电接入电网后的影响研究

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  摘 要:随着我国电网管理标准化,充分利用风能这个可再生能源发电,重点解决风电接入问题是我国电力管理的重要课题。如何降低电网常规设计和运行中将风力发电造成的多种负面影响,有效地对电网的运行进行控制,改善风电对电网的影响,全面稳步地实现风力发电进入电网,推动我国电网向更广阔的方向发展,是现行电力管理的重要内容。
  关键词:风力发电;电网;电力系统;影响
  随着社会经济的飞速发展,传统能源供应已对经济发展的需求出现了短缺,同时,给社会资源、生态环境带来了一定的影响。所以,节能减排,保护环境,促使新型的风力发电技术应运而生。风力发电以其自然资源丰富、成本低和清洁环保的优势,挺进了电力网络系统,为智能电网的发展带来了生机。
  1 风力发电的类型及特点
  自20世纪70年代,风力发电的发展已达到了如火如荼的地步。它通过风力机和发动力对风能和机械能进行有效地转化,从而达到能源的供给。从机械能的角度来划分,可分为水平轴分机和垂直轴分机;从电气角度来划分,可分为双馈感应发电机型风机、直驱感应发电机型风机、直驱永磁感应发电机型风机和超导无刷直流发电机风机等;但由于风能变化频繁,随机性和风力设备的匹配性存在一定的影响,因此,分布式发电和分布式储备设备成为并入电网运行的重要因素。传统老式的分布式发电是以局部单风电场并入电网系统,容量小,受用面积有限;而新型的风电场是以风能资源丰富地域进行集中采集,建造风电基地,将存储量丰富的风能通过各种通电设备向外大量输送,以此满足五湖四海用户的能量需求。
  2 风力发电接入电网后的影响分析
  风力发电并入电网后,会带来因区域环境、气候等因素造成的不稳定现象,同时电机的非线性特性,使它在电网中吸收无功功率,对电网的影响日益增大。其主要影响因素体现在以下方面:
  2.1 风力发电影响电网频率的强弱
  在我国风力发电开发项目的研发过程中,设计人员在考虑频率影响的因素,改进措施中实施了风电穿透功率极限,其核心症结就是风电接入电网系统后电网频率强弱保持稳定,并在一定规模的电网系统中风电容量的囊括力。从而解决风电场容量确定的比值范围内,电力系统中的电力频率敏感性和稳定性就能得到保证,风力发电对电网系统频率强弱的影响力就会协调。
  2.2 风力发电影响电网电压的高低及系统继电保护装置
  电压稳定和继电保护装置完备是保证电网系统顺畅的重要因素,风力发电组的能量密度有限,地处距离及环境偏远等原因,使风力机组的功率供应补偿会出现电压波动、闪变和谐波污染等问题,严重时会导致电网系统中的电压瞬间下降,发电机连接中断,因此,加强电网系统的承受能力,保证更大范围和更大强度的电压平衡和电源可控性,在风力发电机组中设置快速保护装置,调峰、调频及备用等要素,是保证全额接受风电、电网安全工作的重中之重。
  3 如何改善风力发电接入电网后的影响措施
  回顾我国风力发电史,可以看出我国的风电装机容量不断增大,2008年底的装机容量累计达到13242kW的成绩,位居世界第四,累计风电机容量主要分布在内蒙古、辽宁、河北、吉林和黑龙江,在我国“十一五”规划设计中,布置风电装机量的扩大,积极支持政策性风电开发,是深受瞩目的课题。
  3.1 双馈式异步发电机
  为了使风力发电机组处于稳定的发电状态,同步和超前同步的范围内进行电流频率的可控性,在双馈式异步发电机组的转子回路中设置了变频器,这样可以随着风速的增减最大限度地跟踪和输出能量,调节转子交流励磁电流的升降值和相位,改善系统的限流功率,加强系统对有功和无功的控制力度。
  3.2 无功控制技术
  在我国,早期的风电场一般都是采用固定转速风电机组,存在著电力吸收系统无功且无功不可控的弊端,结果使得电网的电压波动较大,依靠无功补偿装置来调节工程越来越大。引起并网风电场与常规电力系统的电压失衡的机理是一致的,加上大规模的风电并网,风电场送出的线路远近不同的影响,使输送的风电功率不定,电力系统稳定性能差。因此,改进风电机组结构,应用无功新技术势在必行。目前普遍运用控压手段就是安装SVC等动态无功补偿装置、输电通道动态无功补偿设备等技术来实现风电功率预测和电压控制,有效预防电网潮流引发的风机脱网和故障电压引起的大规模转移。
  4 结语
  随着我国电力系统改革的步伐日益加快,政府部门的高度关注,先后出台了各项政策和规定,使我国的电力发展蓬勃向上。从外因角度看,保护生态环境,加强我国智能电网建设,是激发电力部门改变制约风电接入电网瓶颈的动力,清除风力发电并网带来的负载影响;从内因角度看,利用丰富的风能电力能源,低成本高效益,切实解决可再生能源发电的接入问题,是电力系统工作必须面对的难题。因此,有效地调整现行的管理手段,创设技术成熟、成本优势的规模化商业前景的新能源投运,真正实现我国风力发电的出力量,确保电网稳步快速地向前发展是不容忽视的。
  参考文献
  [1]李春香.风力发电并网运行危险辨识及安全评价[D].哈尔滨理工大学,2011.
  [2]冯绍兴.光伏发电并网对电力系统电压稳定的影响分析[D].郑州大学,2014.
  (作者单位:中广核风电有限公司内蒙古分公司)
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