风力发电对电网的影响
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【摘 要】文章从风力发电的特点出发，详细的分析和研究风力发电对电网的影响，从而提出有效的控制措施，确保电网的正常运行。
【关键词】风力；发电；电网；影响
1 风力发电及其特点
1.1 风力发电的介绍
随着社会经济的快速发展，以及科技技术水平的不断提高，利用可再生资源风能进行发电，已经成为了电力企业的重要工作。利用风能进行发电，不仅可以减少发电过程中污染现象的出现，而且还能够对促进社会经济的快速发展，从而使得风能发电受到了电力企业的足够重视。在传统的发电过程中人们一般都是利用煤炭以及其它的资源进行发电，不仅消耗了大量的煤炭资源，而且还增加了环境的污染，因此使得风力发电技术得到了广泛的推广和应用。随着科学技术的不断提高，利用风力发电在降低了发电成本的同时，也提高了电力企业的经济效益。
1.2 风力发电的特点
在风力发电的过程中，由于其本身的特性，使得风力发电具备其他能源发电所无法具备的3个特点：①随机性和不可控性。风资源是不受限制的，人们无法对其进行控制和存储，在利用风资源发电的过程中操作人员也无法通过调节和控制对其进行发电，而是根据风资源的变化而发电的，所以风力发电具有随机性和不可控制性[1]。②不可调度性。由于风能具备不可控制性，使得在发电的过程中不能根据风力负荷的大小，对发电进行有效的调度，从而为风力发电的调度带来了重大的压力。③发电形式的多样化。在风力发电的过程中由于其本身的特性，所使用的发电形式也是多样化的，如利用同步发电机、异步发电机或者是双馈感应发电机对风能进行发电。
2 风力发电对电网的影响
在我国风力资源富集的地区，电网都是相对薄弱的，因此利用风资源进行发电，就会为电网的调度、质量以及安全稳定性等方面带来严重的影响。
2.1 风力发电对电网调度的影响
利用风资源进行发电对电网的调度有着直接的影响，其主要表现在2个方面：①由于在我国风力资源富集的地区，人流量就会相对的较少，从而导致电网的结构薄弱以及电网的负荷量较低，当在风力发电的过程中，输入风电功率不仅会对电网的潮流分布进行改变，而且还会为局部电网节点的电压带来严重的影响[2]。②由于风能是人力无法控制的，发电人员就无法对其是否处于发电的状态进行正确的判断，同时风速的不稳定性和间歇性对发电量也有着较大的影响，在并网后就会导致其具备反调节的特性，从而就必须需要电网预留出更多的电源，并增加风力发电调度的难度。
2.2 风力发电对电能质量的影响
在风力发电的过程中由于风电机组输出功率的波动性，使得风电机组在运行的过程中受到尾流效应以及塔影效应的影响，使得电压出现偏差、波动、周期性脉动等现象，而电压的波动以及闪变对电能质量的影响是最大的。同时，在风力发电的过程中，由于风力发电机的异步电动机没有独立的励磁装置，在并网之后，就会产生5-6倍的电流，从而导致电网电压发生大幅度的下降[3]。另外，在变速风电机组中，如果大量的使用电力电子的变频身背，就会导致谐波和间谐波的产生，从而导致电网电压发生畸变。
2.3 风力发电对电网安全稳定性的影响
电力企业在对电网进行最初的设置和规划时，如果没有对风电机组接入电网的末端进行考虑，风电机组在接入电网的末端时，就会使得电网的功率发生改变，由原来的单向流动转变为多潮流的流向和分布，从而使得风电场周围的电压超出电网的安全范围，导致电网的电压出现崩溃。同时在风力发电的过程中如果对电网的电量进行大规模的注入，不仅会对电网暂态的稳定性带来影响，而且还会为电网频率的稳定性带来严重的影响。其中在风力发电的过程中如果短路的电流超过了周围变电站开关、母线等设备的遮断容量，就会为电网的安全性带来严重的影响，无法确保电网的正常运行。
3 风力发电与电网运行不协调的原因
3.1 风力发电的建设与电网建设的步伐不统一
风力发电项目的前期工作流程是非常简单的，核查与建设的周期也是相对较短的，而电网接入系统的建设不管是在项目的审查方面还是工程的建设方面都是相对复杂的，低于220千伏的电网可以由各省的相关部门审核，而高于330千伏电网则必须要报备国家能源局进行审核，审核的过程中需要很多的文件，以及审核的阶段，审核的时间是非常之长的，从而导致风力发电的建设的速度要远远的超过电网项目的建设。
3.2 风力发电调峰容量的不足
从电力的平衡角度来看，电网是无法对风电资源进行完全消除的，电网只有具备良好的电源结构以及充足的备用电源，才能够对风电进行充分的利用。同时，由于风电还具有间歇性、波动速度快以及随机性等特点，所以电网必须要配备一定规模的灵活电源，对风力发电的容量进行提高。虽然电网能够对调峰容量进行不断的优化和调度，但是由于人们需求的不断增加，为了对人类的需求进行满足，留给风电的负荷度就会非常的小，从而使得电网无法满足风电的需求，使得电力电量的平衡难度不断增加，无法进行有效地平衡。
4 风力发电的有效控制措施
4.1 优化风电场的规划
在风力发电的过程中，要想对供电的质量进行提高，并减少风力发电对电网的影响，就必须要对风力发电场进行科学合理的规划，风力发电场规模的大小不仅对风电的穿透功率有着直接的影响，而且还影响着发电场的流量，因此必须要加强风电场的规划[4]。其中电网的穿透功率主要是指在电网正常的运行状态中，电网对风电机容量所能承受的最大值。而短路容量比则是指电力企业电力系统与风电场所连接短路容量的比值，短路容量的比值越小，抗电能力就越强。同时，在风电场规划和设计的过程中还必须要根据实际的情况，对风电场进行优化，从而减少对电网的影响，提高电力系统的供电质量。
4.2 加强风电场的动态特性
在风力发电的过程中，对风电场自身的动态特性进行不断的提高，也可以减少风电场对电网的影响。一般情况下，其经常使用的方法有：采用先进的风电机型、使用低电压穿越能力强的设备以及可调节的功率线路，对风电场的动态特性进行增加，并对电网系统的动态进行有效的改善和优化，以及提高风电场的功率和优化风电场的运行条件。同时，还必须要对电网保留一定的备用误差，对电网功率的因数进行提高，当风力发电过程中出现故障，就可以对一定数量的风量机组进行切除，从而使得电压得到快速的恢复，并确保电网的正常运行。
4.3 加强电压稳定性的控制
在风力发电的过程中，加强电压稳定性的控制不仅可以对电网电压进行很好的控制，而且还可以对电压的节点进行稳定，降低电压的波动性[5]。因此，可以利用分组投切电容器的方法对电网系统进行无功补偿，并在风电场的出口安装静止武功补偿器，对风电场的节点电压进行稳定，从而降低风力发电对电网电压的影响，确保电网系统的稳定性。
5 结语
综上所述，利用风力进行发电，不仅可以提高人们的环保意识，而且还可以降低电能运行的成本，是未来能源发电的发展趋势。但是在风力发电的过程中由于受到多方面因素的影响，为电网的调度、质量以及安全稳定性带来了严重的影响，因此在风力发电的过程中，必须要根据存在的问题采取相对应的解决措施，从而降低风力发电对电网带来的影响，确保电网的正常运行。
参考文献：
[1]刁瑞盛.风力发电对电网的影响研究[J].浙江大学，2006（5）.
[2]王传波，舒仨东，毕晓颖.我国风力发电对电网运行的影响[J].华电技术，2011（12）.
[3]王海涛.风力发电对电网电压的影响及对策研究[J].重庆大学，2001 （10）.
[4]贺志斌.浅谈风力发电对电网的影响[J].科技创新与应用，2015（5）.
[5]王天施，苑舜，风力发电对电网的影响及对策[J].高压电器，2010（8）.