大规模风电并网条件下的电力系统调度探析

随着风电的大规模建设，电网需要面临大规模风电并网的问题，由于风电接入电力系统后会产生比较大的波动，导致电网也会出现产生巨大的不稳定，因此，要采用有效措施，降低风电的影响。

1 风能的优势和不足

风能是一种全新的清洁能源，拥有巨大的储量，有着巨大的应用前景。但是，由于风能的各种特点，导致风能的应用存在很大的问题，尤其是缺少基中性和可操作性，并且风能的稳定性上也有很大不足。在风电并入主干电网时，风电的不稳定性就会对电网产生巨大的影响。

（1）缺少稳定性。风力是有明显不可预测性的，无论是风力的大小、方向，以及能否起风都很难预测，从而使得风能发电也并不能像火力等传统发电方式能够进行有效地控制，所以，风能发电都有随机性、间歇性的特点。这就导致风电的质量较差，无论是频率、电压，都难以保持稳定的状态。

（2）风能无法储存。风能并不能像其他发电形式那样储存，因为风能发电只能在有风的天气中进行，并不能像水电和火电一样储存起来。为了避免因为风能发电的间歇性导致对电网的影响，一般会给发电机组安装储能设备，于是，增加了风能发电的成本。

（3）电厂的位置相对偏远。我国绝大多数风电场都在西北、华北和东北地区，这些地区拥有十分丰富的风能资源，有较好的风力发电前景，但风能发电场所所在的地理位置和其他的发电厂相对比较偏远。所以，在风能并网时，需要较大的投资。

2 风电的大规模并网影响

2.1 影响电力系统的稳定性

风电本身就有不稳定的特点，因此，风电并网后也会影响主电网，使其变得同样不稳定。风能发电的运转都属于无功输出的功率，在并网后会导致主电网的电压降低。为此，一般会在风电接入电网之前，专门针对性地对电网进行调整，保证电网能够承受因为风电并网所带来的的波动，做好对风电输入网功率比例的管控，从而确保并网后主网可以安全稳定运行。对于风力发电输出质量，其最大的质量问题在于电压存在波动和闪变，出现这种情况主要来自风力资源的不稳定。风力发电机组属于被动运行，在运行方式上存在明显的局限，其发电质量会完全随着风的变化而变化。即便在机组的运行状态正常，由于风速和风向都会改变风电机组的功率输出，而且这些外界条件都不会受到人为因素影响，因此，风电中的波动和闪变都是长期存在的。同时，风电机组启动后，会瞬间产生极高的电流，马上会对电网产生非常大的冲击，之后，由于局部冲击，就会造成电网的电压下跌。而如果风电机组发电有大幅度的波动或者闪变，也容易导致接入点位置的短路等问题。为了解决这些问题，一些电网专门采取了软着陆的方式解决风电系统的波动问题。而风电机组也会限制风机转动速度，如果风力过大，导致超过了风电机组能够承受的最大风速，风力发电机组就会停转或者限制转速。但如果所有发电机组都因为风速过大而停转，将会直接导致局部供电网络的稳定性受到极大的影响。

风电机组在发电时也会产生谐波，同样会严重影响主电网的稳定性。谐波的产生方式可以概括为两种。首先，使用恒转风电机组，在软启动时会产生短促的谐波，但是，这种短波由于持续时间非常短，因此，能导致的影响是可以忽略的。另一种是使用变速机组，在接入电网的瞬间会产生谐波。由于变速机组在接入电网的过程中，会使用整流装置和逆变装置，假如在发电过程中未能做好对电子装置切换频率的控制，就容易出现放电机组同时补充电容时和电网的主电路出现谐振，于是，会产生幅度极大的谐波，会严重影响电网的稳定性。

2.2 影响发电供电计划

电网的发电供电计划都建立在可预测的条件下，但是，由于风电具有明显的不可预测性，大规模并网后会导致电网的情况也会有明显的不可预测性。所以，风电大规模并网后会影响电网的发电供电计划，电网需要针对风电可能出现的波动来进行调整，造成发电和供电计划制定的困难。目前，会结合气象图、天气预告来对风电的发电情况作出预测，计算风能发电的供电曲线，然后，再进行整个电网调度工作的调整，以便能有效应对风电所产生的波动。同时，也要做好对风电波动承载量的计划，还要为发生计划外的波动做好相应准备，并且时刻做好对风电机组、主电网等环节的监测工作，调度中心做好数据的校正，并发布计划给相关电厂作出调整和控制，确保发电的稳定性。

文章来源：《电力系统保护与控制》 网址: http://www.dlxtbhykzzz.cn/qikandaodu/2021/0514/891.html