试论风力发电对电网的影响探讨

试论风力发电对电网的影响探讨

安永兵   宁夏西蒙机电设备有限公司风电运营事业部 750004

摘要：随着我国经济的快速发展，我国对于能源的的需求不断增加，但是由于全球化石油、煤炭等资源的日益匮乏以及一系列不可再生能源危机的出现，使得我国的能源利用现状不容乐观，因此必须不断加快对于新能源开发和利用的步伐。我国风能资源十分丰富，蕴藏量巨大，风力发电即是利用极为重要的可再生清洁能源，因此有效推动对风力发电的进一步利用和发展则显得十分重要。以下，笔者就我国风力发电的相关方面内容，简要就我国风力发电对电网的巨大影响加以论述。

关键词：风力发电；电网；影响

　　　

　　　风能是一种干净且储存量较多的可再生能源，相比较于其他的煤、石油、天然气等矿物燃料能源，风能资源具有污染较小和可再生的显著优势，可以说这是一种取之不尽、用之不竭的新能源。有效推动我国对风能资源的大规模利用无疑有助于减轻空气污染，降低有毒有害气体的排放，但是由于风能资源具有一定的不稳定性和地域性等特点，这势必需要加强对我国风能资源的深入研究，以下，笔者简要就我国风力发电对电网的影响为切入点对其加以分析和了解。

　　　我国风力发电的发展情况

（一）风电场装机情况统计表

中国风电场装机情况统计表

序号 地区 风电场数量 风电机数量 装机容量（MW）

1 辽宁 8 172 102.5

2 新疆 4 188 89.7

3 广东 3 167 79.8

4 内蒙古 5 160 76.3

5 浙江 3 66 33.4

6 吉林 1 49 30.1

7 甘肃 1 29 16.2

8 河北 2 30 13.5

9 福建 2 24 12.8

10 海南 1 19 8.8

11 台湾 3 19 8.5

12 山东 2 10 5.6

合计  35 926 477.0

世界风电装机容量排名

排序 国家 装机容量（MW） 排序 国家 装机容量（MW）

1 德国 12001 6 意大利 785

2 西班牙 4830 7 荷兰 688

3 美国 4685 8 英国 552

4 丹麦 2880 9 中国 468

5 印度 1702 10 日本 415

　　　综合以上表格来看，由于我国风能资源的特殊性以及其科学技术发展的限制等因素，我国对于风能资源的利用并不是十分的普遍，且各个地区的装机容量存在着较大的差距，风电场以及风电机组的数量相比较于其他拥有较为成熟的风力发电体系的国家而言，仍然存在着较大的差距。

　　　但是随着我国能源需求的不断增加以及风力资源的显著优势，我国对于风力资源的利用势必会拥有一个更为广阔的发展空间，获得更加成熟、更加先进的科学技术为指导，完善自身方面发展的不足和缺陷。

　　　二、我国风力发电对电网运行的影响分析

　　　一般情况下，在我国风力资源较为丰富的地方，对于风力资源的利用较为普遍，而电网则显得较为薄弱，风力发电对于我国的电网运行具有极为重要的意义和影响。以下，笔者简要就我国风力发电对我国的电网运行的三个方面（对于对电网调度的影响、对于电能质量的影响以及对电网安全稳定性的影响）的影响加以分析和探究。

　　　对于对电网调度的重要影响

　　　对于电网潮流分布的改变

　　　整体来看，风能资源较为丰富的地带，其大约呈现出人口分布较少的特点。由于这些风能资源丰富地区的人口数量稀少、负荷率较小，其相应的电网结构相对薄弱，这就使得风电功率的输入必然要对电网的潮流分布加以改变，这对于电网节点的电压无疑会产生重要的影响。

2、更多的备用电源和调峰容量的预留

　　　风能的一个较为显著的特点是波动性较大，人类对它的可控性较小，正是这些因素的影响，使得风力发电状态和发电量都极大的受制于风速的变化，也就是风能资源的不稳定性和波动性也间接的导致了风电机组发电量的波动和间歇性。在进行并网之后，风电场则成为了电网的干扰源，其反调节的特性，就使得电网更多的需要对备用电源和调峰容量加以提前保留，而风能资源的这种特点也导致了风力发电调度的难度。

　　　对备用电源和调峰容量预留的重要原因就在于风能资源本身的不确定性，这导致了日电力电量平衡和电源安排等十分困难，而且，随着风电容量的不断增加，日电力电量平衡和电源安排等问题的安排更加突出。在我国对风电预测准确率较低的阶段，倘若对风电功率的考虑过高，则可能会导致全网设备备用不足现象，但是倘若对于电功率的考虑偏低，则极容易导致其他常规火电机组深度调峰容量的增加，甚至更糟的导致火电机组被迫启停调峰，进而导致火电机组煤耗指标的大幅度上升。此外，风电预测的误差对于跨省联络线计划的执行有着直接的影响，如果风电的预测偏小的话，则可能会导致电网调节能力的不足，进而影响风电出力。

　　　（二）对于电能质量的重要影响

　　　1、影响电压波动和电网电能质量

　　　风能的不稳定性极容易导致风电机组输出功率的较大波动，进而导致风电机组在运行的过程中可能会受到湍流效应、尾流效应以及塔影效应的影响，对电网电压造成一定的电压偏差和较大的电压波动，甚至会出现电压的周期性脉动等等，风电机输出功率的较大波动对于电压波动情况和闪变都有较大影响，这对于电能的质量有着较大的影响。

　　　电网电压的大幅度降低

　　　风力发电机中的异步电动机并没有独立的励磁装置，并网本身并没有电压，在并网的同时需要伴有一定的冲击电流（高于额定电流的五到六倍），这就极容易导致电压的大幅度降低，这对于电网的稳定运行是极为不利的。

　　　容易造成电压波形的畸变现象

　　　在变速风电机组中，其运行过程中需要使用大量的电力电子变频设备，而这就会极容易导致谐波和间谐波的产生，谐波和间谐波的出现，对于电压波形畸变现象的产生有着极为重要的作用，而电压波形畸变现象的出现不容忽视。

　　　（三）对电网安全稳定性的重要影响

　　　1、电压的稳定性降低

　　　对于并网风电场所在地区的电网来说，当风电场在高出力运行状态的时候，受端负荷的系统间接的转换为送端系统。从先前各国较为成功的经验中分析，不难看出，其电压稳定性降低的问题仍然存在。导致电压稳定性降低的重要原因是风电场的无功率特性，把风电场的无功负荷作为一个正的无功负荷，电压的稳定性与无功功率二者之间存在着较为明显的相关性，这对于电压的稳定性造成极大的影响，对于电压的稳定性的降低有着直接的关联。

　　　风电场附近的电网电压超出安全范围

　　　由于电网发展比风电机组接入电网的早，因此在电网设计的初期阶段，并没有对风电机组接入电网末端加以考虑，风电机组接入电网末端会对潮流的流向和分布发生改变，这就极容易导致风电场附近的电网电压超出安全范围，严重的可能会导致电压崩溃等较为严重的后果。

　　　对电网暂态稳定性和频率稳定性的干扰

　　　在风电机组运行的过程中，当风力资源较丰富的时候，难免会有较大规模的风力发电量注入电网中，这势必会对于我国电网暂态稳定性和频率稳定性有着较大的影响，对其有着较为显著的干扰性。

　　　对电网安全的潜在威胁

　　　风力发电在电网运行过程中会对电网的安全问题有着极为重要的影响，特别是短路电流倘若超过附近变电站母线以及开关设备的遮断容量，会对于电网的安全问题存在着较大的威胁。

结语

　　　风力发电作为一项重要的对可再生能源的利用，在对其有效的重复利用过程中，可以有效缓解我国紧缺的资源现状，对于改善环境污染有着极为重要的作用。笔者衷心希望，以上关于对我国风力发电对电网的研究能够被相关负责人合理的吸收和采纳，进而更好的推动我国新能源事业的应用和发展，有效保护我国的环境，减轻空气污染，更好的为我国国民经济的可持续发展做铺垫。

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作者简介：安永兵（1983.02.07），男，专科科，宁夏银川人，工作单位：宁夏西蒙机电设备有限公司，风电运营事业部，麻黄山第三、四风电场运行值长，研究方向：电气类，高压供配电，风电，变电所升压站。