風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響探析

陳晗 國(guó)電和風(fēng)風(fēng)電開(kāi)發(fā)有限公司

在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備運(yùn)行的過(guò)程中，風(fēng)力會(huì)通過(guò)輪葉持續(xù)帶動(dòng)輪轂進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其持續(xù)由風(fēng)能轉(zhuǎn)化成為機(jī)械動(dòng)能。然后通過(guò)風(fēng)力發(fā)電機(jī)將其機(jī)械動(dòng)能在轉(zhuǎn)化成為電能。通過(guò)轉(zhuǎn)換器接入電網(wǎng)，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)于電網(wǎng)的電力輸送。但是在風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)后會(huì)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量帶來(lái)一定的影響，需要針對(duì)其影響內(nèi)容進(jìn)行分析，并且找到最終的影響因素。

一、風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量的影響

（一）對(duì)電網(wǎng)的沖擊

從目前我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)于電能電網(wǎng)質(zhì)量的影響狀態(tài)進(jìn)行分析，我國(guó)多數(shù)并網(wǎng)型風(fēng)電場(chǎng)機(jī)，即普遍具有發(fā)電規(guī)模較大這一運(yùn)行特征，風(fēng)電場(chǎng)在并網(wǎng)運(yùn)行的過(guò)程中，其所接入的電網(wǎng)需要輸出大量的電能，從而不斷地加大了并網(wǎng)型電網(wǎng)電能的輸出功率，其本身走向的是輸出功率高，并且波動(dòng)性較為明顯的運(yùn)行特征，也就是所謂的風(fēng)電場(chǎng)。對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的影響系數(shù)、風(fēng)電場(chǎng)在輸出電能時(shí)，其自身所帶來(lái)的輸出功率浮動(dòng)波度相對(duì)較大。為此，由于其浮動(dòng)波度的變化，電網(wǎng)受到的影響同樣會(huì)越來(lái)越明顯，其中最為明顯的就是頻率系數(shù)?；谶@一種情況，應(yīng)考慮到電網(wǎng)本身會(huì)受到電能輸出功率所帶來(lái)的正面影響和負(fù)面影響，但是其所帶來(lái)的幅度變化并不會(huì)完全改變電網(wǎng)自身在運(yùn)行時(shí)的頻率，也就是說(shuō)風(fēng)電場(chǎng)輸出電能的功率幅度改變是電網(wǎng)發(fā)生變化的最基本誘因。雖然會(huì)引發(fā)一系列的連鎖反應(yīng)，但是其最終并不會(huì)對(duì)電網(wǎng)帶來(lái)過(guò)大的影響，其一系列連鎖反應(yīng)包括了電壓降低、部分低壓傳統(tǒng)型機(jī)組出現(xiàn)停機(jī)等問(wèn)題，其最終帶來(lái)的后果是電網(wǎng)自身的運(yùn)行穩(wěn)定性在不斷下降，其頻率也在下降，而導(dǎo)致風(fēng)減小，其中包括了風(fēng)速降低，風(fēng)力減小等，電網(wǎng)自身在運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性也會(huì)受到負(fù)面影響。

（二）影響電網(wǎng)頻率與電壓波動(dòng)、閃變

在整個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行的過(guò)程中，其受到了多個(gè)不同方面因素的影響，比如常見(jiàn)的有風(fēng)剪切、塔影效應(yīng)等，這些都會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性在逐步下降，在情節(jié)嚴(yán)重時(shí)還有可能會(huì)出現(xiàn)葉輪穩(wěn)定性下降等問(wèn)題，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的輸出功率其大幅度波動(dòng)等，而輸出功率的波動(dòng)幅度也會(huì)隨著川流強(qiáng)度不斷提升，進(jìn)而展現(xiàn)出相對(duì)較為明顯的加大現(xiàn)象，由此能得到兩個(gè)不同的結(jié)論分別是：第一，當(dāng)前風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)之所以會(huì)對(duì)電能電壓產(chǎn)生質(zhì)量影響，是由于大多數(shù)的風(fēng)電場(chǎng)都存在著一個(gè)問(wèn)題，就是機(jī)短路容量小，并且會(huì)分布在電網(wǎng)尾端。第二，由于在風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的整個(gè)過(guò)程中，其外界因素是人為無(wú)法控制的，變化程度無(wú)法在短時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行確定，甚至出現(xiàn)了電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性在逐步下降等一系列的波動(dòng)，直接降低了電網(wǎng)電能在使用的質(zhì)量。

（三）對(duì)諧波產(chǎn)生影響

在多數(shù)情況下，電網(wǎng)中的諧波是由鐵磁飽和設(shè)備、電弧設(shè)備以及電子開(kāi)關(guān)設(shè)備等不同的內(nèi)容共同組合而成。如果僅僅以風(fēng)電機(jī)組的角度進(jìn)行分析，風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)對(duì)發(fā)電機(jī)自身所產(chǎn)生的諧波影響直接選擇忽略不計(jì)，其原因是諧波電流的真正來(lái)源是風(fēng)電機(jī)組中的電力電子元件。但是不僅要考慮到這種諧波電流，其所需要考慮到的內(nèi)容較多，其中還包括了定速風(fēng)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，對(duì)該機(jī)組而言，其整個(gè)的使用過(guò)程中，并不存在電力電子元件設(shè)備，那么則可以證明，在整個(gè)風(fēng)電機(jī)組在運(yùn)行的過(guò)程中，就不會(huì)產(chǎn)生諧波，在這一階段想要直接提高電網(wǎng)運(yùn)行中的穩(wěn)定性，首先要考慮的內(nèi)容就是要求，工作人員直接將并網(wǎng)裝置安裝在其中，最終的目的是方便在后期工作的過(guò)程中能產(chǎn)生諧波電流，確保電網(wǎng)使用的穩(wěn)定性和安全性，符合我國(guó)對(duì)電力企業(yè)的相關(guān)要求。

二、風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)完善的有效措施

（一）加強(qiáng)風(fēng)電項(xiàng)目工程管理，完善風(fēng)電并網(wǎng)性能

風(fēng)電項(xiàng)目工程對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)性能會(huì)造成很大的影響，所以相關(guān)的工作人員必須嚴(yán)格遵守風(fēng)電項(xiàng)目工程的具體要求，深入到施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目建設(shè)的情況進(jìn)行監(jiān)督和管理，一旦發(fā)現(xiàn)存在問(wèn)題或漏洞要及時(shí)指出并上報(bào)，分析出現(xiàn)問(wèn)題的原因并制定科學(xué)合理的解決方案，能夠有效提高風(fēng)電工程的整體質(zhì)量。風(fēng)電項(xiàng)目工程管理是風(fēng)電場(chǎng)前期重要的準(zhǔn)備工作，其質(zhì)量會(huì)對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)性能產(chǎn)生很大的影響，因此風(fēng)電場(chǎng)要加強(qiáng)對(duì)風(fēng)電項(xiàng)目工程管理的質(zhì)量管理，以此來(lái)提高風(fēng)電并網(wǎng)的整體性能，確保風(fēng)電并網(wǎng)的穩(wěn)定性。

（二）降低功率損耗，緩解風(fēng)電電網(wǎng)壓力

風(fēng)電電網(wǎng)的功率損耗可以分為有功損耗和無(wú)功損耗兩種，對(duì)功率損耗進(jìn)行研究可以解決風(fēng)電電力線路之中存在的問(wèn)題，通過(guò)降低功率損耗能夠降低風(fēng)電系統(tǒng)的用電負(fù)荷，從而提高風(fēng)電設(shè)備的使用壽命。所以風(fēng)電場(chǎng)要對(duì)有功功率采用公式進(jìn)行計(jì)算，將導(dǎo)線的路徑選擇合理的方式，從而最大限度降低電阻的壓力，使有功損耗盡可能降低；對(duì)于降低無(wú)功功率來(lái)說(shuō)，要根據(jù)風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際情況來(lái)選擇適宜的變壓器，對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行有針對(duì)性的補(bǔ)償，當(dāng)前我國(guó)風(fēng)電場(chǎng)大都采用整合電網(wǎng)資源、并聯(lián)電容器、同步調(diào)相機(jī)和靜止無(wú)功補(bǔ)償器等幾種無(wú)功補(bǔ)償方式，都能夠有效緩解風(fēng)電并網(wǎng)的壓力，進(jìn)而提高風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)整體的穩(wěn)定性和安全性。

（三）加強(qiáng)風(fēng)電場(chǎng)隱患排查及治理工作

通常風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)安全運(yùn)行階段出現(xiàn)的安全事故涵蓋工作人員的人身安全隱患和設(shè)備安全隱患兩個(gè)方面，管理部門要基于安全隱患排查管理機(jī)制，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)運(yùn)行可能存在的安全隱患進(jìn)行反復(fù)的排查，并對(duì)工作內(nèi)容進(jìn)行評(píng)價(jià)以及合理的整改。做好科學(xué)有效的排查工作之后，就能夠在很大程度上提高風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)的性能，保證設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量。考慮到風(fēng)電場(chǎng)工作周期的負(fù)責(zé)，定期組織相應(yīng)的安全演練，針對(duì)演練過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題做好調(diào)整，保證應(yīng)急管理方案在發(fā)生不可避免的安全事故時(shí)能夠起到應(yīng)有的作用。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了更好地推動(dòng)我國(guó)風(fēng)電新能源的發(fā)展，需要對(duì)其并網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行深入的研究，從多個(gè)角度、多個(gè)層面不斷完善并網(wǎng)技術(shù)，提高風(fēng)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可靠性、安全性，為我國(guó)發(fā)電行業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)，確保我國(guó)電能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。