浅析大规模风电集中并网对电力系统安全稳定的影响

２０１７年２月上　电力讯息１８５　浅析大规模风电集中并网对电力系统　安全稳定的影响　邹超文（广东电网有限责任公司梅州供电局，广东梅州５１４２００）　【摘　要】风力发电厂实行风电集中并网可能会给电力系统的安全运行造成一定的影响。而且这种影响的范围还会一直扩大，如果得不到及时　的解决可能会越来越复杂。本文主要针对当今风电集中并网后的干扰性以及对电力系统稳定的影响进行了综述，分析了影响电力系统稳定的　因素，以期进一步全面深入的了解风电集中并网对电力系统稳定性的影响，促进我国电力系统的发展。　【关键词】风电并网；电力系统；安全稳定；措施　【中图分类号】ＴＭ０８　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００６—４２２２（２０１７）０３—０１８５—０２　的振荡能够得到有效的抑制，这时系统偏移较小．此时电力系　统运行时相对稳定的；反过来讲．对振荡状态下的振幅控制不　好，那么电网系统就会处于一种不稳定的运行状态。造成电力　系统的，Ｊ、干扰状态不稳定情况的因素的多方面的．主要包括　风能属于清洁能源．利用风能发电可以较少对自然的污　染，然而风能本身的一些特性．如不稳定性、随机性等，导致风　能发电厂与其他发电厂之间差异较大。也就是说风能发电自　身就有缺陷，不具备传统发电机组的特征。因此需要对风能发　电实行并网建设。如此在某种程度上对电力系统的安全运行　三方面ｆ”，电网的初始运行状况．电网系统中各部件的紧密程　有一定的影响．但是对于一些小规模的风能发电厂来说还是　度，以及电网系统中格控制单元的特性。电力系统运行过程中　可以应付的。然而．实践证明．随着风能发电厂并网规模的逐　受到小干扰的影响的难免的。但是电网系统在小干扰的情况　渐扩大．对电网系统的稳定运行的影响也越来越明显。因此．　下也可以正常运转，前提条件就是小干扰稳定。　就需要国家加强对大规模风电并网的研究。这就需要投入较　对于小干扰稳定的分析中．把某种频率下出现的振荡称　大的资金。此举对于我国实行大规模风电并网有着重要的指　导和实用意义。　为一个模式。如若振荡阻尼值为正，那么此种情况下的振荡属　于衰减模式；相反则为增幅振荡，这时系统是不稳定的，此时　的振荡模式我们常称之为关键模式。对于小干扰稳定的分析　１风电并网后的小干扰稳定研究　１．１小干扰稳定分析的主要内容　主要从以下几个方面着手：①根据模式的类型．建立相应的系　②计算各关键模式的定量信息；（　选择最适的系统阻　大规模风电并网后．如果在小干扰稳定系统下．电力系统　统模型；工作以及应用范围方面的问题进行考虑．结合两方面需求对　技术进行应用时，需要落实安全保障装置、隔离装置等方面的　调度自动化技术进行完善，最终使电力系统的调度工作更加　动态监控工作，人机对话措施可以为其提供一定支持，并且可　科学合理。电网运行的稳定性及安全性得到提升　以对该项技术和电力系统之间的匹配性进行提升　３．３自动化水平的提高　电力系统工作人员及研究人员需要提高自动化技术的自　４结束语　综上所述，电力系统的压力逐渐增大．为了确保电力系统　动化水平，应用科学的面向对象技术、合理的结构设计对相应　安全稳定的运行．人们需要对电力系统调度自动化技术进行　工作进行辅助，提高接口透明度。此外动态数据搜集、处理方　研究分析，并对其进行合理应用。上文已经对应用方面的工作　面的性能同样需要进行提升．防止局部故障问题对系统的运　进行说明．希望电力企业工作人员可以借鉴文中观点对其进　行产生过多负面影响，进而为电力系统调度工作的自动化建　行合理应用，促进我国电力系统自动化水平的提升．为人们提　设奠定坚实基础　供更加优质的供电服务　３．４功能分析　（１）经济调度方面的功能分析。对电力系统调度自动化技　参考文献　究【Ｊ】．电子世界，２０１３（１９）：５０，５１．　［２］朱张铭．探析电力系统调度自动化技术的应用和发展『Ｊ１．山东工业　术进行应用时．工作人员需要对成本问题进行考虑．在系统工　【１】宋轶，王玮，王月，等．电力系统调度自动化技术的发展与应用研　作过程中人员追求的是较高的电能传输率以及较少的生产能　耗，该项技术的应用可以使负荷向发电机组进行移动．为调度　技术，２０１６（６）：１６６．　及电能分配一类的工作创造有利务件，减少系统运行方面的　【３】王佳．电力系统调度自动化技术的应用现状与发展趋势ｆＪ１．中国化　资金投入．并且能够满足实际供电需求。　（２）分析功能。电力系统调度自动化技术需要具备事故预　测、概率计算以及模拟分析一类的功能．结合数据的动态变化　情况对出现故障的位置、可能造成的后果进行明确．通过预想　性较差的位置便需要对其进行转移。　工贸易．２０１５（３５）：１０４．　（３４）：１７２．　ｆ４］文安义．电力系统调度自动化技术的应用探析［Ｊ】．房地产导刊，２０１４　［５】马萍，马波．电力系统调度自动化技术的应用ｆＪ］．中国科技纵横，　事故控制策略为电网运行保驾护航．一旦发现系统处于安全　２０ｌ６（１３）：１４５～１４６．　（３）监控功能。电力系统工作人员可以在检测系统中应用　收稿日期：２０１７—１—６　电力系统调度自动化技术．进而对故障进行实时监测．一旦发　作者简介：谢振雄（１９８４一），男，助理工程师，本科，主要从事电　现异常需要向调度人员及电力系统内部工作人员进行预警．　力调度工作。　并通过合理的控制手段对故障信息进行搜集分析。在对该项　１８６电力讯息　２０１７年２月上　尼的控制器的安装点；④优化控制器来改善关键模式下的阻　尼，使之达到系统运行的要求。　大规模风电集中并网处理会对电压、电能质量、继电保护　器以及频率产生影响外，还对系统的功角暂态稳定性产生影　１．２含风电场电力系统的小干扰稳定性研究现状　通常对风电场的系统小干扰稳定性和阻尼特性的研究主　要从四个方面进行日。风电场并网的系统建模．简单风电场系　统的振荡模式分析、风电场的复杂电力系统阻尼特性分析．风　电机组进行稳定控书ｌ等　响。电力系统能够实现安全稳定运行的先决条件就是各个元　件的同步正常运转，如果电力系统受到大干扰．电力系统的各　发电机还能够正常的维持同步运行．此种运行状态就是暂态　稳定。风电机组中的定速和双馈变速机，不会出现暂态稳定性　问题，然而实现大规模的风电场集中并网后，许多小惯性的风　电机组的惯量会有所变化，就会导致电力系统中的个同步元　件的稳定运行受到一定的影响。有关双馈感应风机的暂态特　１．３含有异步风电机组的小干扰稳定分析模型　然而电力系统的正常运行中还会有各种干扰存在，例如　如果控制系统中的ＰＩ参数的大小造成暂态特性　某个点上负荷增大．切除负荷以及风速的减缓增大　相关研究　性研究表明，表明，不同的电力系统在小干扰稳定系统下，运行稳定性还是　变化．可以通过在在转子的回路中并联旁路电阻改善其暂态　有一定差异的．而这种差异主要是由于阻尼不足造成的。　２大规模风电并网对电力系统的影响　２．１对电压稳定的影响　根据目前我国风电并网后所出现的问题来看，风电场并　网对电网系统的影响主要是通过影响电网系统的电压来表　现。针对目前我国的风电并网系统来说，最关键的因素就是无　功率。风电实行大规模的并网后，需要建立一定的磁场，磁场　是通过电场从电网中吸收一定的无功功率来建立的．这会造　成无功负荷。而且，如果出现风电机组的转速不断加快，那么　就需要更大的无功功率来支持：反之机组的转速下降，那么无　功功率也会随之降低　出现这种状况的根本原因在于风能自　身的特点，不稳定性较大，波动范围较广，这都会直接影响电　网的电压。而且最糟糕的情况就是，风电机组电压下降．无功　补偿也会跟着下降。这会成为一种恶性循环。　通常风电场并网后，是连接到电网系统的末端．也有特殊　情况．将风电场直接接入到配电网，这种情况会导致配电网电　流流动方向有所改变。一旦电网系统中的电流发现改变。会启　动继电保护装置。这时．如果电网的注入功率骤然增加，这可　能会导致电网电压以及功率超出安全值。电压骤降或提升．还　可能导致电网系统崩渍。　２．２对电能质量的影响　由于风电场并网后的无功功率输出不稳定．导致电网系　统的电压的不稳定，最终影响到电网电能输出质量，然而．风　电场并网后对电网系统电能质量的影响体现在两方面四。①风　电场并网的骤降会带电网系统本身产生冲击影响，就会采用　软启动方式来解决．但是这会造成可次谐波的产生；②大规模　的风电场风并网后，会导致电流有所改变，造成换流器超负荷　工作．造成谐波的产生，导致风电场吸收更多的无功功率，出　现电压降低的情况，引起电能质量的输出。　２－３对继电保护装置的影响　传统的电网系统中通过电力分配系统将电能传输到各个　负荷，传输方向的单一的，但是实现风电场并网后，传输方式　有所改变，主要是双向传输。因此，为了防止风电机组遭到破　坏．影响电网系统的安全稳定运行，需要降低系统的运行负　荷　但是如果是大规模的风电场并网．这就需要电网系统重新　评估各控制元件中短路电流值，分析检测短路容量。　２．４对电网频率稳定的影响　风电并网后对电力系统一方面的要求就是．此系统可以　自行维持在某一频率范围内运行，保证系统频率处于稳定状　态　然而．大规模的风电并网后，电网系统的功率波动较大，使　得系统频率维持较难．而且还会引起频率的变化，频率变坏又　会导致风电机组的功率输出受影响，从而影响了电网系统的　正常运行。如果，电网系统遭遇频率稳定故障，就会出现系统　惯量．惯性越小，频率下降越快。　２．５对系统暂态稳定性的影响　特性。　３大规模风电集中并网对电网系统的冲击　目前，国内的大多风力发电厂还是规模比较小．容量也相　对比较小的，对于小规模的风力发电厂来说．发电机是异步发　电机．也要靠电网系统来建立自己的磁场。然而在大规模的风　电集中并网系统中，实现并网后会对电压的有较大的冲击，从　而有冲击电流形成，而这种冲击电流的存在直接影响电网系　统的正常稳定运行。当风电场规模和容量较小．冲击电流的影　响倒还不大．一旦实现大规模的风电集中并网．就会使得电场　容量大大增加，并网后会产生冲击电流，会造成电网系统运行　不畅．而且还会出现电压骤降的情况　。前面也提到过。依附风　电机组建立磁场是靠电网系统所吸收的无功功率　但是大规　模的风电并网后，就会使的冲击电流达到电网系统额定电流　的６　８倍．直接导致的问题就是电压降低，会使得电网系统的　某些元件出现故障，严重者会使得并网系统不能够正常运行．．　所以．大规模的风电并网需要在设备上进行更新．需要投入大　量的资金购买相关设备．从硬件上有所改善．保证电网系统能　够安全、稳定的正常运转．而且如果风电机组脱离电网后也会　造成电压的瞬间升高　４结语　综上。现今我国在风里发电上投入了较多的财力和人力．　虽然取得了一定的成效。但是对于大规模的风电并网来说，要　想电网系统还能够正常稳定的运行．还需要一定的摸索和研　究　这就需要我们借鉴国外的风力发电系统．不断增加理论和　实践研究，从资金上大力投资，组建科研团队，不断摸索和实　践，争取实现大规模风电并网后降低对电网系统安全运行的　影响．满足人类社会的可持续发展战略需求。　参考文献　［１】迟永宁，李群英，李琰，王真，石文辉，王跃峰．大规模风电并网引　起的电力系统运行与稳定问题及对策ｆＪ］．电力设备，２ｏｏ８，１ｌ：１６～１９．　【２］李景东．大规模风电集中接入对电力系统稳定性的影响分析　．科　技视界．２０１６．０６：２７１～２７２．　【３］张国慨．论风电并网对电力系统安全稳定的影响［Ｊ］．中国市场，　２Ｏ１６．０６：６８＋８０．　【４］张乐丰，王增平．风电并网对电力系统的影响［Ｊ］．江苏电机工程，　２Ｏ１１．０２：８１～８４．　『５１汪宁渤，马彦宏，王建东．大规模风电集中并网对电力系统安全稳定　的影响【Ｊ１．电力建设，２０１１，ｌ１：７７～８０．　收稿日期：２０１７一ｌ一１２