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[摘 要]随着科学技术的进步，为了进一步提高能源的利用效率并实现可持续发展，开发利用新能源，不光是我国电力行业未来的发展方向，同时也是我国战略性发展的必然要求。风力发电因为具有很强的实用性和竞争性，因此目前我国的风电发展相当迅速。但是原有传统电源对电网运行的调控能力因为风电场并网规模的扩大而有所削弱，从而导致风电接入对电力系统的电能质量和安全稳定性有所影响。
[关键词]风电 电力系统 影响
中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0301-01
利用新能源为社会提供电力，既可以解决目前能源消耗过度、环境污染严重的情况，也能在很大程度上实现真正意义上的节能减排任务，也有利于解决现下较为严重的能源危机。但是对于电力系统来说，新能源的开发利用既是机遇，也是挑战。文章以风力发电的接入为例，简单介绍了目前风力发电的特点，并列举了一些风电接入对电力系统的稳定性、电能质量、安全性、继电保护、系统可靠性等等方面造成的一些影响，并提出了一些相关的解决措施。
1.风电接入对电力系统的影响
风电接入对电力系统的影响是由风力发电自身的特点来决定的，如果不正确运用其特点进行接入，极有可能对整个电力系统带来危害。
1.1 风力发电的特点及现状
目前我国的风力发电技术已经有了长足的进步，因而风力发电的发展正处于蒸蒸日上的环境中，根据有效数据统计，到2010年底，我国风电累计并网装机已有3000多万千瓦，装机规模跃居世界第二位，全年发电量超过500亿千瓦时。而根据长久以来风电建设的经验来看，目前风力发电有以下特点：首先是风电总装机容量增长速度快速增加，风力发电在总电网的比重越来越大；而且单个风电场的装机容量也有了很大的增加；风电场接入电网的电压等级也有了更大的提高；风电机组的种类呈现出多样化，风电机组单机的容量也有了增加。
但是由于受风能随机性、间歇性、不稳定性的特点影响，当风电装机容量占据了总电网容量的较大比重时，会给电网的安全性和稳定性造成很大的影响，从而影响整个电力系统的运行。这种影响不能忽视。
1.2 风电接入对电力系统的影响
由于不同地理位置的风力资源分布情况不同，而且风速也不一样，而且由于风电场电网结构、控制方式和风力发电机组会受到塔影效应的影响，风力发电的输出功率会出现随机性高、扰动性强、间歇性高的情况。这种现象在小规模的风电场中带来的影响是比较小的，对整个电力系统不会带来非常大的影响，但是对于大规模风力接入的情况下影响是比较大的。功率一旦出现变化，对电能质量、电网稳定性和继电保护都会产生一些影响。
1.2.1 风电接入对电能质量的影响
电能的质量因为风力发电的间歇性和波动性会有很大程度上的波动，具体的表现为电压波动、电压偏差、闪变、谐波等等。这种现象给整个风电网的发电质量带来非常大的影响。目前产生的最常见的影响是电压的波动和闪变，同时带有一定的谐波影响这种谐波的影响相关工作人员不能忽视其存在，否则对于整个风电系统将产生非常大的威胁。风力发电造成电网出现谐波的原因主要有两种：其中一点是因为风力发电机本身带有电力电子装置，如并联电容与电抗元件如果产生谐振就会使谐波效应不断扩大；第二因为风力发电机带有无功补偿装置，因而并联电容器的话就很有可能和线路电抗产生谐振。
1.2.2 风电接入对电网稳定性的影响
风力发电系统一般是由电网末端接入整个电网，因此对传统电网单电源分布式的结构产生了根本性的变革，使潮流流向和分布都有了较大的变化。一旦风电注入的功率增加，风电场附近的局部电网电压出现越限情况，如果放任不管就有可能造成电压的崩溃。传统的风电场容量非常小，一般不会进入控制电力系统，如果系统发生了故障，为了保护电网和电场的安全一般会切除风电机组。但是一旦风电场渗透功率大幅度提升，电网功率因为风电输出的不稳定而受到更大的冲击，因而给系统稳定性带来更大影响，较为严重时电力系统会失去动态稳定性，瓦解整个系统。
1.2.3 风电接入对继电保护的影响
接触器会因为风电机组的频繁投切而使其使用寿命有很大的缩减，甚至会出现接触器暴死的情况。因而为了有效减少风力发电机组的投切频率，在有风的情况下，风力发电机必须时刻保持与电网的相接。当风速在启动风速的范围内上下波动时，允许风力发电机短时间内停止运行。因为流过电网和风电场之间的联络线的功率可能是双向的。当整个风电网络在整个电网的末端配电网相连接时，由于配电网络采用的是三段式电流保护方式，所以电网一般也应该采用三段式电流保护，尽管系统故障时风力发电提供的短路电流有限。而风电场在电网末端接入配电网时，很有可能会给配电网的保护装置造成不利影响。
2 减少风电接入对电力系统的不利影响的对策
解决上述风电接入对电力系统的不利影响主要有以下对策：
2.1 改善电能质量
影响风力发电造成的电压波动和闪变的主要因素是SCR比和X/R比，也就是并网风电场的公共连接点短路比和电网的线路电抗/电阻比。SCR的值越大，风力发电机组引起的电压波动和闪变就越小。如果电网线路的X/R比值在合理范围能，那么无功率引起的电压波动就可以补偿有功率引起的电压波动，从而使平均闪变值得到减轻。因此设置合理的电容器组可以有效地抑制电压偏差和电压变动。
2.2 提高电压稳定性
为了提高风电接入情况下电压的稳定性，可以采取以下措施：
2.2.1 无功补偿
提高风电系统短路故障后的稳定性的有效措施之一就是适当提高电容器的补偿容量，这有助于提高风电系统短路故障后的稳定性，进一步可以选择安装动态无功补偿装置来提供动态的电压支撑，改善系统的电压稳定性。
2.2.2 双馈异步发电机
双馈异步发电机是目前风力发电主要使用的机型，一般将双馈机组定子直接与电网相连，而转子则通过双PWM和电网相联，可以实现转子交流励磁，转子的交流励磁电流有功无功解耦可以通过坐标的变换来实现。从而可以灵活地控制有功、无功的功率，提高发电机的电力功率因数，保证整个电力系统的稳定性，在很大程度上能够摆脱无功补偿装置对于电力系统的限制。
2.2.3 采用储能装置
超导储能装置（SMES）具有响应速度快、转换效率高的特点，而且可以综合调节有功无功的功率，还能够独立控制有功或者无功的情况，因而具有很高的灵活性，能够有效地降低风电场输出功率的波动情况，从而稳定整个电场的电压。
2.3 保护装置的调整
风电接入电力系统时，必须考虑到风力发电带来的故障电流，以方便对配电网的重新调整和保护，在进行风电场保护装置的整定和配置时，须考虑风电场与电网之间联络线的功率流向。一般是参照终端变电站的方案来进行具体的配置和调整。系统的故障处理措施主要是靠整个配电网的保护来进行，采用的措施主要是低电压、低电流保护以及配套的孤岛保护措施。在采取措施的过程当中应当逐台的移除风力发电机所需的机组，从而实现在维修期间的系统和风力电场之间的连接。当风力电场维护结束以后，将风力电场和系统重新连接成回路。在今后大规模风电接入电力系统的情况下则要进行更多的调整，否则这对于整个风电系统的运行可靠性带来非常的大影响。
结束语
风能作为一种可持续的绿色清洁能源，具有环保效能高、经济效益高的特点，因而在电力行业中具有极强的优势，但是风电接入对电力系统对电网本身也会有一定的不利影响，因而采取有关措施，改善风力发电的性能，从而确保整个电力系统的有效运行。
参考文献
[1] 迟永宁，刘燕华，王伟胜，陈默子，戴慧珠.风电接入对电力系统的影响[J].电网技术，2007，03：77-81.
[2] 蓝伟.风电接入对电力系统的影响及应对策略[J].科技风，2012，23：47.
[3] 刘思捷，蔡秋娜.大规模风电接入对电力系统有功调度的影响分析[J].广东电力，2013，01：33-37.
[关键词]风电 电力系统 影响
中图分类号：TM743 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）25-0301-01
利用新能源为社会提供电力，既可以解决目前能源消耗过度、环境污染严重的情况，也能在很大程度上实现真正意义上的节能减排任务，也有利于解决现下较为严重的能源危机。但是对于电力系统来说，新能源的开发利用既是机遇，也是挑战。文章以风力发电的接入为例，简单介绍了目前风力发电的特点，并列举了一些风电接入对电力系统的稳定性、电能质量、安全性、继电保护、系统可靠性等等方面造成的一些影响，并提出了一些相关的解决措施。
1.风电接入对电力系统的影响
风电接入对电力系统的影响是由风力发电自身的特点来决定的，如果不正确运用其特点进行接入，极有可能对整个电力系统带来危害。
1.1 风力发电的特点及现状
目前我国的风力发电技术已经有了长足的进步，因而风力发电的发展正处于蒸蒸日上的环境中，根据有效数据统计，到2010年底，我国风电累计并网装机已有3000多万千瓦，装机规模跃居世界第二位，全年发电量超过500亿千瓦时。而根据长久以来风电建设的经验来看，目前风力发电有以下特点：首先是风电总装机容量增长速度快速增加，风力发电在总电网的比重越来越大；而且单个风电场的装机容量也有了很大的增加；风电场接入电网的电压等级也有了更大的提高；风电机组的种类呈现出多样化，风电机组单机的容量也有了增加。
但是由于受风能随机性、间歇性、不稳定性的特点影响，当风电装机容量占据了总电网容量的较大比重时，会给电网的安全性和稳定性造成很大的影响，从而影响整个电力系统的运行。这种影响不能忽视。
1.2 风电接入对电力系统的影响
由于不同地理位置的风力资源分布情况不同，而且风速也不一样，而且由于风电场电网结构、控制方式和风力发电机组会受到塔影效应的影响，风力发电的输出功率会出现随机性高、扰动性强、间歇性高的情况。这种现象在小规模的风电场中带来的影响是比较小的，对整个电力系统不会带来非常大的影响，但是对于大规模风力接入的情况下影响是比较大的。功率一旦出现变化，对电能质量、电网稳定性和继电保护都会产生一些影响。
1.2.1 风电接入对电能质量的影响
电能的质量因为风力发电的间歇性和波动性会有很大程度上的波动，具体的表现为电压波动、电压偏差、闪变、谐波等等。这种现象给整个风电网的发电质量带来非常大的影响。目前产生的最常见的影响是电压的波动和闪变，同时带有一定的谐波影响这种谐波的影响相关工作人员不能忽视其存在，否则对于整个风电系统将产生非常大的威胁。风力发电造成电网出现谐波的原因主要有两种：其中一点是因为风力发电机本身带有电力电子装置，如并联电容与电抗元件如果产生谐振就会使谐波效应不断扩大；第二因为风力发电机带有无功补偿装置，因而并联电容器的话就很有可能和线路电抗产生谐振。
1.2.2 风电接入对电网稳定性的影响
风力发电系统一般是由电网末端接入整个电网，因此对传统电网单电源分布式的结构产生了根本性的变革，使潮流流向和分布都有了较大的变化。一旦风电注入的功率增加，风电场附近的局部电网电压出现越限情况，如果放任不管就有可能造成电压的崩溃。传统的风电场容量非常小，一般不会进入控制电力系统，如果系统发生了故障，为了保护电网和电场的安全一般会切除风电机组。但是一旦风电场渗透功率大幅度提升，电网功率因为风电输出的不稳定而受到更大的冲击，因而给系统稳定性带来更大影响，较为严重时电力系统会失去动态稳定性，瓦解整个系统。
1.2.3 风电接入对继电保护的影响
接触器会因为风电机组的频繁投切而使其使用寿命有很大的缩减，甚至会出现接触器暴死的情况。因而为了有效减少风力发电机组的投切频率，在有风的情况下，风力发电机必须时刻保持与电网的相接。当风速在启动风速的范围内上下波动时，允许风力发电机短时间内停止运行。因为流过电网和风电场之间的联络线的功率可能是双向的。当整个风电网络在整个电网的末端配电网相连接时，由于配电网络采用的是三段式电流保护方式，所以电网一般也应该采用三段式电流保护，尽管系统故障时风力发电提供的短路电流有限。而风电场在电网末端接入配电网时，很有可能会给配电网的保护装置造成不利影响。
2 减少风电接入对电力系统的不利影响的对策
解决上述风电接入对电力系统的不利影响主要有以下对策：
2.1 改善电能质量
影响风力发电造成的电压波动和闪变的主要因素是SCR比和X/R比，也就是并网风电场的公共连接点短路比和电网的线路电抗/电阻比。SCR的值越大，风力发电机组引起的电压波动和闪变就越小。如果电网线路的X/R比值在合理范围能，那么无功率引起的电压波动就可以补偿有功率引起的电压波动，从而使平均闪变值得到减轻。因此设置合理的电容器组可以有效地抑制电压偏差和电压变动。
2.2 提高电压稳定性
为了提高风电接入情况下电压的稳定性，可以采取以下措施：
2.2.1 无功补偿
提高风电系统短路故障后的稳定性的有效措施之一就是适当提高电容器的补偿容量，这有助于提高风电系统短路故障后的稳定性，进一步可以选择安装动态无功补偿装置来提供动态的电压支撑，改善系统的电压稳定性。
2.2.2 双馈异步发电机
双馈异步发电机是目前风力发电主要使用的机型，一般将双馈机组定子直接与电网相连，而转子则通过双PWM和电网相联，可以实现转子交流励磁，转子的交流励磁电流有功无功解耦可以通过坐标的变换来实现。从而可以灵活地控制有功、无功的功率，提高发电机的电力功率因数，保证整个电力系统的稳定性，在很大程度上能够摆脱无功补偿装置对于电力系统的限制。
2.2.3 采用储能装置
超导储能装置（SMES）具有响应速度快、转换效率高的特点，而且可以综合调节有功无功的功率，还能够独立控制有功或者无功的情况，因而具有很高的灵活性，能够有效地降低风电场输出功率的波动情况，从而稳定整个电场的电压。
2.3 保护装置的调整
风电接入电力系统时，必须考虑到风力发电带来的故障电流，以方便对配电网的重新调整和保护，在进行风电场保护装置的整定和配置时，须考虑风电场与电网之间联络线的功率流向。一般是参照终端变电站的方案来进行具体的配置和调整。系统的故障处理措施主要是靠整个配电网的保护来进行，采用的措施主要是低电压、低电流保护以及配套的孤岛保护措施。在采取措施的过程当中应当逐台的移除风力发电机所需的机组，从而实现在维修期间的系统和风力电场之间的连接。当风力电场维护结束以后，将风力电场和系统重新连接成回路。在今后大规模风电接入电力系统的情况下则要进行更多的调整，否则这对于整个风电系统的运行可靠性带来非常的大影响。
结束语
风能作为一种可持续的绿色清洁能源，具有环保效能高、经济效益高的特点，因而在电力行业中具有极强的优势，但是风电接入对电力系统对电网本身也会有一定的不利影响，因而采取有关措施，改善风力发电的性能，从而确保整个电力系统的有效运行。
参考文献
[1] 迟永宁，刘燕华，王伟胜，陈默子，戴慧珠.风电接入对电力系统的影响[J].电网技术，2007，03：77-81.
[2] 蓝伟.风电接入对电力系统的影响及应对策略[J].科技风，2012，23：47.
[3] 刘思捷，蔡秋娜.大规模风电接入对电力系统有功调度的影响分析[J].广东电力，2013，01：33-37.