风电场并网对电力系统的影响

摘  要:随着世界环境趋恶化，风力发电作为一种重要的可再生能源形式，越来越受到人们的广泛关注。随着风电设备制造技术的日益成熟和风电价格的逐步降低，近些年来，无论是发达国家还是发展中国家都在大力发展风力发电。特别是自20世纪80年代以来，大、中型风电场并网容量发展最为迅猛，对常规电力系统运行造成的影响逐步明显和加大，由此提出了一系列值得关注和研究的问题。风力发电之所以在全世界范围获得快速发展，除了能源和环保方面的优势外，还因为风电场本身所具有的独特优点：(1)风能资源丰富，属于清洁的可再生能源；(2)施工周期短，实际占地少，对土地要求低；(3)投资少，投资灵活，投资回收快；(4)风电场运行简单，风力发电具有经济性；(5)风力发电技术相对成熟。另一方面风电也存在一定的局限性，主要表现在：(1)风能的能量密度小且不稳定，不能大量储存；(2)风轮机的效率较低；(3)对生态环境有影响，产生机械和电磁噪声；(4)接入电网时，对电网有负面影响。

关键词：电力系统；电网电压；电网频率

1 风电接入对电力系统的影响

风力发电是一种特殊的电力，它以自然风为原动力，风资源的随机性和间歇性决定了风电机组的输出特性也是波动和间歇的。作为发电机构的异步发电机在发出有功功率的同时，需要从系统吸收无功功率，且无功需求随有功输出的变化而变化。当风电场的容量较小时，这些特性对电力系统的影响并不显著，但随着风电场容量在系统中所占比例的增加，风电场对电力系统的影响会越来越显著。本文主要从以下几个方面讨论并网风电场对电力系统的影响，包括并网过程对电网的冲击、对电网频率、电网电压、电网稳定性、电能质量以及继电保护的影响。

1.1 对电能质量的影响

风电对于电力系统是一个干扰源。风电对电能质量的影响主要有以下三方面(前述对电压的影响是最重要的方面)：

1.1.1 风速变化、湍流以及风力机尾流效应造成的紊流，会引起风电功率的波动和风电机组的频繁启停，风机的杆塔遮蔽效应使风电机组输出功率存在周期性的脉动；

1.1.2 软起动并网时，由软起动装置引起的各次谐波；

1.1.3 风电经AC／DC／AC并网时，由于脉宽调制变换器产生的谐波。谐波的次数和大小与采用的变换装置和滤波系统有关。

1.2 对电网电压的影响