大容量风电机组并网运行造成的影响及对策

科技情报开发与经济SCI-TECH INFORMATION DEVELOPMENT＆ECONOMY2011年第21卷第14期承德地处河北省东北部，风力资源条件优越，风电场地区负荷较小，有大量电力盈余，需考虑外送至负荷中心。

但大规模风电外送，会对电网运行和控制带来影响，因此必须对风电资源进行研究、设计与规划。

1风电场分布目前承德境内规划的风电场集中在围场满族蒙古族自治县、丰宁县和平泉县，其中以围场县地区风能资源最为丰富，规划总容量3288MW。

2010年底，220kV汇枫、祥风、长风风电场升压站并入220kV御道口开闭站，普发风电场升压站并入木兰220kV站；110kV红松、淞杉风电场升压站经山湾子、围场110 kV站至隆城220kV站并网，10kV泽枫风电场升压站接入汇枫220kV升压站至木兰220kV站并网。

木兰站汇集的风电出力经隆城220kV站送入主网。

2风电运行情况2.1风电装机容量比重滦河电厂装机容量860MW（220kV、660MW，110kV、200 MW），风电场装机容量近1000MW；地方电厂容量221.4MW。

2.2无功补偿目前风电场无功补偿装置分为定补、有载调压式和SVC自动补偿3种，统计在运及即将投运的风电场11个，其中动态无功补偿装置已满足规定要求的有7个，占比为64％，动态无功补偿设备配置不满足规定要求的风电场有4个，占比为36％。

2.3运行情况分析截至2010年底，承德电网并网风电全部集中在围场坝上地区，最大出力近1000MW，占总装机的80％以上，约占地区用电负荷的40％，最小值接近于0，风电出力波动较大。

现并网运行风机型号有异步电机、双馈异步和直驱同步3种，风电机组启动并网时，需要从系统吸收一定的无功功率，这些无功功率通过升压站的无功补偿设备进行补偿。

目前无功补偿大部分为有载调压式自动无功补偿装置和SVC，无功补偿相对及时，电压保持在允许范围内。

正常运行时，普通异步风机本身所配置的电容器可自动投切，根据其功率因数进行自动补偿。

目前异步风机的功率因数基本在0.98以上，但仍需从系统吸收少量无功功率。

3大容量风电机组接入系统造成的影响3.1风电场接入系统潮流问题御道口开闭站所辖汇枫、祥风、长风3个风电场经木御线送至木兰站，最大潮流为400MW，线路的最小载流元件为CT的1250 A（CT具有两个变比：1250/12500/1，目前保护用1250/1），随着御道口站所辖风电的增容，一定程度上制约了风电的送出；普发风电场经木普线送至木兰站；隆木双回风电送出最大潮流697 MW。

由于风电出力波动较大，大量有功送入主网对网架结构要求较高；隆木双回、木御线正常方式下风电大发时已接近热稳定极限。

随着各个风电场风机按计划陆续投产，隆木双回、木御线重载或过载情况将更为严峻。

3.2对电网稳定和电压的影响风电场建设初期装机容量不大，对系统影响也不强，但随着风电场装机容量的不断增加，尤其承德属于风电资源丰富地区，大容量的风电机组并网对主网稳定性造成了影响。

当主网发生故障时，由于风电场本身的暂态电压稳定性无法保证，通常都采用切除风电机组的措施来保证电网的安全。

由于现有风电机组仍然存在大量异步机组，当异步机组运行时，虽然风电场自带SVC等无功补偿设备，但是从主网中仍然吸收一定无功功率，如果系统不能提供充足的无功，网内相关节点电压会降低。

在电网规划没有与风电规划协调发展时，往往电网接纳风电的能力不能适应风电规划的发展，接入的风电场容量受到电网自身条件的限制。

运行经验表明大容量机组接入系统后，多次发生风电机组大面积脱网故障，均由于风电出力较大，风电场端电压低造成。

3.3对电网运行指挥及负荷预测的影响现有对风电机组的调度指挥模式为网调调度风机，管理风文章编号：1005－6033（2011）14－0166-02收稿日期：2011－04－12大容量风电机组并网运行造成的影响及对策庞博1，2（1.华北电力大学，北京，102206；2.承德供电公司，河北承德，067000）摘要：近年来，国际上风力发电发展迅速，我国紧随国际潮流，大容量风电机组并网运行得到快速发展。

以承德地区为研究对象，对大容量风电机组并网运行造成的影响进行了分析，并提出了减少影响的对策。

关键词：清洁能源；风力发电；大容量风电机组；并网运行中图分类号：TM612文献标识码：A166电场升压站；区调调度升压站35kV母线以上部分；升压站35 kV及以下设备由风电场自行管理。

由于风电机组随机性强，出力不能稳定保持，对于传统的调度指挥方式造成影响，大容量风电机组接入系统后，需要系统提供相应的备用容量。

同时对负荷预测造成巨大影响，尤其随着风电场装机容量和最大出力不断增加，对风电场的出力预测带来相当难度。

4减少风电机组并网所产生影响的对策4.1做好风电机组并网分析在现有技术水平下，承德地区风力发电资源预测为近4000 MW。

由于风电机组并网容量超过对应网架结构的极限值会引起系统的电压和频率产生偏差、电压发生波动和闪变以及电压稳定性受到影响等问题，而且由于风电机组在运行期间出力不能维持在稳定区段，特别是对于风电场通常距离负荷中心较远且电网结构比较薄弱的情况。

因此，计算风电场穿透功率极限对于风电场规划来说非常重要。

一般采用风电穿透功率极限和短路容量比来表征电网可承受的风电场并网容量。

在做风电场接入系统时，采用适应的风机模型，使用电网潮流计算工具进行分析计算，尽力做到接近电网实际情况，对风机接入系统后对电网产生的影响分析透彻，保证风机并网后电网能安全稳定运行。

相对于常规机组，风电机组单机容量较小，单个风电场的装机台数远高于相同容量的常规水、火电机组的数量。

传统的风力发电容量比较小，作为一种分布式电源，分散接入地区配电网络，以就地消纳为主。

目前我国开发风电的模式受风资源丰富地区电网结构薄弱、无法就地消纳的影响，只能通过集中建设大规模风电场、通过高压电网外送。

要实现对同一容量的风电场的调度管理，电网调度部门需要付出比同容量常规机组多几倍的工作量。

因此，在风电规划和建设阶段，必须加强风电场管理控制系统建设，以提高调度管理部门的效率。

4.2采取措施保证电压稳定双馈异步和直驱同步风机功率因数在－0.95～0.95之间可调，其自身的无功调节能力可以补偿风机箱变和35kV集电线路的无功损耗，控制机端电压保持在额定范围内。

风场升压变和并网线路的无功损耗则需要从系统吸收，此时需要升压站的无功补偿设备进行补偿。

风电小发时，线路充电功率较大，无功倒送，造成风电场和汇集站电压偏高；风电大发时，从系统吸收无功较多，木兰等站电压偏低，造成部分厂站220kV电压波动较大。

木兰、隆城等靠近风电场处220kV电压受风电出力影响波动较大，建议加快已经投运风电场动态无功补偿装置的整改，加强风电场无功补偿装置的运行管理。

对所有动态无功补偿不满足要求的风电场下达整改文件，要求上报整改方案并明确了整改时间表。

4.3加强风电场管理工作加强对风电场的调度管理，制定详细规程；做好事故预案和加强反事故演习；监视风电潮流，做好运行工作和事故分析；制定风电运行方式，做好电力平衡；对风电场运行人员进行培训，提高运行能力。

由于风力发电的原动力不可控，导致风电随机性、间歇性强，可控能力差，在现有的技术水平下风力发电预测准确度低，并且小负荷时期风电机组出力会比较大，为了降低系统提供备用容量，需要对风电进行出力预测，对风电场往年数据进行分析，开发引进风电预测工具。

5结语承德地区利用绿色无污染的风电资源，对于缓解一次能源供应、改善能源结构、保证能源安全、保护生态环境有着现实的意义。

鉴于现有风电场无功补偿能力尚有不足，对于无功补偿设备配置不足的风电场应进行技术改造、升级；对于现有网架结构中制约风电送出的薄弱环节，根据风电最终规模，应进行规划设计；对于风电管理不足的部分，应完善管理制度，加强风电运行管理。

（责任编辑：李敏）────────────────第一作者简介：庞博，男，1975年7月生，1999年毕业于河北工业大学，现为华北电力大学2009级工程硕士研究生，高级工程师，承德供电公司发展策划部，河北省承德市新华路北10号，067000.The Influences of the Synchronized Operation of Large－capacityWind Turbine Generator（WTG）PANG BoABSTRACT:In recent Years,the wind power generation has developed rapidly in the world,Following the international trend,the synchronized operation of the large－capacity WTG get rapid development in China.Taking Chengde District as the research object,this paper analyzes the influences of the synchronized operation of the large－capacity WTG,and puts forward some countermeasures for reducing such influences.KEY WORDS:clean energy;wind power generation;large－capacity WTG;synchronized operation庞博大容量风电机组并网运行造成的影响及对策本刊E-mail:bjb＠sxinfo．net科技论坛167。