风力发电对电力系统的影响及解决措施

风力发电对电力系统的影响及解决措施
发布时间：2022-07-21T09:24:59.819Z 来源：《中国电业与能源》2022年5期3月作者：皎永安
[导读] 本文的主旨为深入探究风力发电对电力系统的影响及解决措施，
皎永安
大唐云南发电有限公司滇西新能源事业部 671099
摘要：本文的主旨为深入探究风力发电对电力系统的影响及解决措施，以期能够提高风力发电的效率与质量，促进电力系统的稳定运行。

以文献探究为理论基础，通过本文分析可知，应从对发电规模进行严格控制、对电网结构进行整体改善、对保护装置进行有效调整、对电能质量进行合理改良等几方面入手，有助于提升风力发电在电力系统中的有效性。

关键词：风力发电；电力系统；影响；解决；措施
前言：
随着电力事业的蓬勃发展，对风力发电也提出了更高的要求。

如何能够降低风力发电对电力系统的不良影响，从而提升电力系统的可靠性与安全性，已经成为了当前电力系统相关人员普遍关注的重点课题。

本文通过对风力发电在电力系统中的应用优势以及风力发电对电力系统的影响进行分析，并提出了几点解决措施，对于风力发电技术的发展与进步，具有非常重要的作用。

一、风力发电在电力系统中的应用优势
风力产业在我国的新能源产业中，不仅发展速度快，而且已经逐渐变成了最具商业优化前景、适合大规模开发的可再生能源，是仅次于太阳能产业的可再生清洁能源，有助于确保能源安全、提高能源供应、降低生态环境污染以及强化能源产业结构等，对于构建和谐社会，推动我国经济发展，具有非常重要的意义。

现阶段，风力发电已经成为了与水力发电、煤炭发电同等地位的三大常规能源之一。

风力发电系统在运行过程中，具有绿色、无污染的特点，这主要是由于在风能向电能进行转换时，并没有对大气造成污染，而仅仅是降低了气流的速度。

因此，风力发电除了能够降低二氧化碳、二氧化硫的排放外，还可以避免常规能源的消耗问题，对于能源结构的改善、空气环境的保护以及生态平衡，具有十分重要的作用。

此外，风力发电的有效应用能够降低清洁能源的开发成本，且在我国风力发电产业持续发展的背景下，风力发电的技术研发能力也在逐渐强化，进而促使风力发电的成本还在逐渐下降。

再加上风力发电装备的广泛应用，为更多钢结构、材料、控制以及机电等多学科一体化产品提供了更多可能性，促进了我国绿色经济的进一步发展。

由此可知，风力发电产业是我国非常重要的、可持续发展的新兴产业[1]。

二、风力发电对电力系统的影响
（一）风力发电对发电规模的影响
目前，风力发电已经被广泛应用于我国的电力系统中，且应用趋势正处于逐渐递增状态，我国的电网规模发展也正在逐渐扩大。

然而，受地理位置所制约以及其他因素所影响，我国的风力资源分布具有一定局限性，通常电网规模与分布较小的地区，风力资源却相对比较丰富，但电力系统的技术支持难以到位，且硬件设施也存在诸多问题，进而阻碍了电力系统的进一步发展。

此外，由于风速以及其他因素对风力发电源动力造成的影响，存在不可预见性，因此从某种程度上而言，降低了电网的稳定性。

在这种情况下，电力系统发展当前急需解决的困境，就是如何提前预知电网规模所能承受的风电功率，以便为发电系统的稳定运行提供可靠保障[2]。

（二）风力发电对电网稳定的影响
针对电压稳定性能的问题，应对井网风机场的实际运行加强了解，一旦风机厂的运行状态存在高频率现象，那么送端系统将会取代受端负荷系统，根据相关风场的运营经验可知，在这种情况下，将会直接降低电压的稳定性，且并无太好的应对措施。

出现这种情况的主要原因在于风电场存在无功功率的问题，在无功功率的作用下，风电场产生的无功负荷，将直接导致风电并网的电压稳定性被降低，甚至还可能致使电网出现崩溃故障，严重影响了整体电网的正常运行。

此外，系统电力负荷的增加在普通电力系统中，还会产生扰动问题，但如果处于并网状态下，对系统进行扰动的因素则由电力负荷增加转为了风电场运行功率与风力变化，且变化越大则对电网产生的扰动越大。

从频率稳定的角度而言，在电力系统受到干扰的情况下，通常会导致电压下降，而部分风机由于不具备低电压穿越能力，则容易发生故障而出现跳机现象。

在电力系统中，随着风力发电所占比例的升高，有功功率也逐渐变为匮乏，进而致使频率开始呈现下调表现，而即便是带有低电压穿越能力的风机，也会在穿越过程中出现功率降低的现象，对系统整体频率造成了直接影响，甚至导致系统故障范围进一步扩大，严重威胁了电力系统的正常运行[3]。

二、解决风力发电对电力系统影响的措施
（一）对发电规模进行严格控制
在风力发电方面，发达国家通过对相关技术进行研究，发现风电场短路容量与风电穿透功率，这两项指标对于电力系统中风力发电规模具有直接影响。

如果风电穿透功率在电力系统中，可以符合现阶段技术标准要求下的风电场最大可容量，且电力系统最大负荷的百分比在10%的条件下，则表示当前风电穿透功率具备较强的可行性。

因此，在发电过程中，对风电场短路容量指标与风电穿透功率指标进行严格控制，有助于为电力系统的稳定运行提供可靠保障。

（二）对电网结构进行整体改善
在电力系统中采用风力发电，除了应对风速进行分组计算外，还应对风力变化下电厂发电功率的影响结构进行分组计算，从而有助于降低风电场对电流场的冲击。

此外，对电容器的电压进行合理控制，并利用静态无功率补偿器，还能够加快对电力系统的有效调节，进而对电力系统中的风电功率形成有效补偿，有助于为电力系统的稳定运行提供可靠的电压支持。

在风电场系统稳定运行的条件下，不仅电压能够得以节省，且风电功率变化对电网系统所造成的影响也能够得以有效缓解。

（三）对保护装置进行有效调整
加强对电力系统保护装置的改善与调整，有助于减少风力发电在电力网络中的运行故障，确保电力系统的稳定运行。

现阶段，我国主要采用的电力系统保护装置设定方案，是根据电力终端变电所的相关方式而制定的。

利用科学合理的保护电力网络的措施，以达到降低发
电过程中发生网络故障的作用。

而如果系统发生故障，则需要立即对系统采取降低电压、孤立保护等手段，使电力系统能够与故障风电场切断连接。

当将系统的故障排除后，才能再次建立与电力系统的自动连接，从而形成对整体电力系统的有效保护，促进电路运行的安全可靠。

（四）对电能质量进行合理改良
首先，根据负荷点与电源连接处的电网形状来对电网进行结构划分，可将其分为两种，一种为环形结构电网；另一种为星形结构电网。

环形电网结构与星形电网结果如果能够合理结合，那么环形电网结构应比较适合在较大的点附近应用，而星形电网结果则比较适合应用在其他状况。

此外，如果根据电网的周波频率来对电网进行结构划分，则亦可将其分为两种，一种为异步电网结构；另一种为同步电网结构。

其中，异步电网结构应通过换流站、直流线路等进行运行作业，所经过的周波频率有差异；而交流同步电网结构在运行时，全部发电机都需经过相同的周波频率进行同步运行。

其次，如果风力涡轮发电机发生同步转速问题时，应充分发挥双向晶管装置的重要作用，将发电机运转并入到电力系统中，从而利用电流来对双向可控硅导通角进行调整，有助于减少冲击电流对电网的冲击力，进而达到控制额定电流、改善电能质量的作用。

总结：
通过本文的分析与研究，对风力发电技术中的不足进行有效改善，从而解决其对电力系统的影响问题，有助于保障电力系统的稳定性，满足电力事业的发展需求。

基于此，本文提出了几点解决措施：对发电规模进行严格控制、对电网结构进行整体改善、对保护装置进行有效调整、对电能质量进行合理改良等。

文中所提的几点解决措施，对于风力发电技术的进一步发展，具有积极的促进意义。

参考文献：
[1] 马进, 王闯. 风力发电对电力系统一次调频的影响及解决措施[J]. 科技创新与应用, 2021, 11(31):4.
[2] 郑炳杰, 张艳锋, 晋民程. 探究风电接入对电力系统的影响及解决措施[J]. 文摘版：工程技术, 2016, 000(003):P.127-127.
[3] 何小琴, 俄拉木丁, 见亮. 浅谈风电接入对电力系统的影响及解决措施[J]. 自然科学(文摘版), 2016, 000(001):00031-00031.。