风电并网对电力系统稳定性的影响
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【摘要】风电作为一种重要的新能源，若能实现大规模利用对于解决当前全球性的能源危机有着重要意义。风电本身的波动性和间隙性给风电并网带来了很大的难度，本文将深入探究风电并网对电力系统的影响，旨在为同行进一步解决风电的合理并网问题提供一个有益的参考。
【关键词】风电并网;风电特性;电力系统稳定性
引言
保证电力系统的稳定性是电能生产、运输和利用的基本要求。风电作为一种新型能源，可控性较差，其本身的很多特性具有高度的随机性，因此，风电的大规模并网会对电力系统的安全运行产生很大的影响[1]，风电并网已经成为制约风电发展的重要因素。
1.风电特性
风电特性是研究风电并网的基础。风电特性主要包括波动性和间歇性。波动性，又称脉动性，是指风电功率在时间尺度上具有沿某条均线不断上下跳变的特性，其特性可以通过波动幅值和波动频率表征。间歇性是指风电功率在时间尺度上具有不连续性。风电的这两个特性具有高度的随机性，从而是风电的可控性较差。风电功率的这些特性是由风力本身决定的，如风速，风向等。
2.风电并网对电力系统的影响
风电并网会使风电场对电力系统的安全稳定运行产生很大的影响。本文认为其主要影响包括以下几个方面：
（1）对电压稳定的影响
由于风电功率具有波动性和间歇性，进而会导致电压出现波动和闪变。文献[2]详细研究了风电功率的间歇性对电力系统电压稳定性的影响，指出保证电压稳定性的关键问题是对风力发电机组的速度增量进行有效控制，对电压稳定性影响最大的区域分布在风电场及其附近的节点区域。
（2）对频率稳定的影响
风电的发电功率不稳定，具有间歇性和波动性，从而使其发电量也不稳定，输出功率不是恒定值。风速发生变化时其输出有功功率就会波动，进而导致电网内的有功也发生变化，有功会影响电网的频率。如果一个地区的风电所占份额过大，某一时刻有功频率变动过大将会导致频率崩溃，甚至会使得整个电网瘫痪。
（3）对电力系统暂态稳定性的影响
风电并网对电力系统暂态稳定性的影响与风机和电网的运行方式以及电网的拓扑结构等因素都相关。文献[3]采用EEAC理论，对FSIG，DFIG对电力系统暂态稳定性的影响开展了较为深入的研究。研究结果表明，大规模的风电并网会改变电力系统的潮流分布，电力系统的暂态特性确实发生了变化，可能会降低系统的暂态稳定性，也可能会对电力系统稳定性有所改善。风电接入的电压等级越高，风电的渗透率越大，其对电力系统暂态稳定性的影响就越明显。
（4）对电力系统充裕性的影响
电力系统充裕性是指电力系统在稳定运行时，系统元件额定容量、母线电压和系统频率都应维持在允许范围内，满足用户需求功率和电量的能力。由于风电具有间隙性和波动性等随机性特征，因此在其出力水平的预测上也带了难度。传统的充裕性评估方法需要进一步改善才能满足需要。文献[4]研究了季节性风速变化对电力系统发电和输电充裕性影响。
3.结束语
风电作为一种新型能源虽然在一定程度上解决了能源枯竭的问题，但风电并网依然有很多技术难题需要公关，对电力系统的规划和稳定运行提出了新的要求。
参考文献
[1]石一辉，张毅威，闵勇，等.并网运行风电场有功功率控制研究综述[J].中国电力，2010，43（6）：10-14.
[2]Maser I S，Garba A，Anaya-Lara O，et al.Voltage stability of transmission network with different penetration levels of wind generation.45th International Universities Power Engineering Conference，August 31-September 3，2010，Cardiff;U.K.：1-5.
[3]Yu Chen，Xue Yusheng，James G，et al.Impacts of large scale wind power on power system transient stability.Fourth International Conference on Electric Utility Deregulation and Restructuring and Power Technologies，July 6-9，2011，Weihai，China：1-7.
[4]GAO Y，Billinton R，Karki posite generation and transmission system adequacy assessment considering wind energy seasonal characteristics.IEEE Power&Energy Society General Meeting，July 26-30，2009，Calgary，Canada：1-7.