风电并网对电网的影响分析

随着风能在能源消耗总量中所占的比重越来越大，风电的接入规模同样将急剧扩大。然而由于风能和常规能源之间存在差异性，因此大规模接入将会对目前的电网产生消极影响，下面主要从电能质量、电网稳定性及电网规划调度三方面进行介绍。

风电场属于不稳定能源，受风力、风机控制系统影响很大，特别是存在高峰负荷时期风电场可能出力很小，而非高峰负荷时期风电场可能出力很大的问题。

1.电能质量

电力系统的电能质量指标主要包括电压及频率偏差、电压波动、电压闪变及谐波问题。从目前来看，风电系统对电能质量的影响比较大的是电压波动与闪变及谐波问题。

由于风能本身存在随机性、间歇性与不稳定性的特点，导致风速与风向经常发生变化，这就直接影响到了整个风力发电系统的运行工况，使得风电机组的输出功率呈波动性变化。在一些极端工况下，整个风场将会出现风机集体从电网解列的情况，这样对电网的冲击会非常大。以上这些因素都容易引起电网电压波动与闪变。目前几乎所有的风电系统均采用了电力电子变流器来实现风机的功率变换与控制功能，但由此带来的问题就是电力电子设备对电网的谐波污染以及可能发生谐振。过量的谐波注入将会影响用电负载的稳定运行，可能导致设备发热甚至烧毁。

2.电网稳定性

在稳态稳定性方面，对于传统的恒速风电机组而言，由于其在向电网发出有功的同时也将吸收无功，风电场运行过度依赖系统无功补偿，限制了电网运行的灵活性。因此可能导致电网电压的不稳定。现在成为国内主流的变速恒频双馈机组由于采用了有功无功的解耦控制技术，应具有一定的输出功率因数调节能力，但是就目前看来此项功能在国内尚未在风场监控系统中得到有效利用，加之风电机组本身的无功调节能力有限，所以仍然对电压稳定性造成一定影响。(www.xing528.com)

在暂态稳定性方面，随着风电容量占电网总容量的比重越来越大，电网故障期间或故障切除后风电场的动态特性将可能会影响电网的暂态稳定性。变速恒频双馈机组相比传统的恒速机组在电网故障恢复特性上较好，但在电网故障时可能存在为保护自身设备而大量从电网解列的问题，这将带来更大的负面影响。风电的间歇性、随机性增加了电网稳定运行的潜在风险。主要体现在：①风电引发的潮流多变，增加了有稳定限制的送电断面的运行控制难度；②风电发电成分增加，导致在相同的负荷水平下，系统的惯量下降，影响电网动态稳定；③风电机组在系统故障后可能无法重新建立机端电压，失去稳定，从而对地区电网的电压稳定造成破坏。

3.电网规划与调度

我国风能资源最为丰富的地区主要分布在“三北一南”地区，即东北、西北、华北和东南沿海，其中绝大部分地区处于电网末梢，距离负荷中心比较远。大规模接入后，风电大发期大量上网，电网输送潮流加大，重载运行线路增多，热稳定问题逐渐突出。随着风电开发的规模扩大，其发出电能的消纳问题将日益凸显。鉴于目前国内大多数风场都是在原有电网基础上规划的，风能的间隙性势必将导致电能供需平衡出现问题，进而产生不必要的机会成本。为了平衡发电和用电之间的偏差就需要平衡功率。对平衡功率的需求随着风电场容量的增加而同步增长。根据不同国家制定的规则，或者风电场业主、或者电网企业负责提供平衡功率。一旦输电系统调度员与其签约，它将成为整个电网税费的一部分，由所有的消费者承担。

风电并网增大调峰、调频难度，风电的间歇性、随机性增加了电网调频的负担。风电场属于不稳定能源，受风力、风机控制系统影响很大，特别是存在高峰负荷时期风电场可能出力很小，而非高峰负荷时期风电场可能出力很大的问题，风电的反调峰特性增加了电网调峰的难度。由于风能具有不可控性，因此需要一定的电网调峰容量为其调峰。一旦电网可用调峰容量不足，那么风场将不得不限制出力。风电容量越大，这种情况就会越发严峻。

由于风电场一般分布在偏远地区，呈现多个风电场集中分布的特点，每个风电场都类似于一个小型的发电厂，风力场可以模拟成等值机，这些等值机对电网的影响因机组本身性能的差别而不同，为了实现这些分散风电场的接入，欧洲提出了建立区域风电场调度中心的要求，国内目前只是对单个的风电场进行运行监控，随着风电场布点的增多和发电容量的提高，与火力发电类似的风电监控中心将不断建成，或者建立独立的风电运行监控中心。风电场运行监控中心与电网调度中心的协调和职责划分也是未来需要明确的问题。

并网风电容量的不断增加，使无条件全额收购风电的政策与电网调峰和安全稳定运行的矛盾逐渐凸显。为此，有关电网积极采取各种措施，尽最大努力接纳风电，同时积极与政府有关部门和发电企业进行沟通，在必要时段采取限制风电出力的措施来保证电网安全稳定运行。但随着风电接入规模的进一步扩大，矛盾会愈加突出。