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风力发电对电力系统运行的影响

发布时间：2023-07-12T03:40:40.969Z来源：《科技潮》2023年13期作者：杜博文马鑫宇

[导读]目前，我国正在进行全国电网互联，电网规模日益增大。对于接入到大电网的风电场，其容量在电网总装机容量中占的比例很小，

风电功率的注入对电网频率影响甚微，不是制约风电场规模的主要问题。

临朐天融风力发电有限公司山东潍坊262600

摘要：当前风力发电相关技术在实践当中的应用可谓是相当的广泛，并且在今后随着科学技术不断的向前发展风力发电相关技术也开

始变得不断的成熟和完善。但是需要注意的是随着当前风力发电的不断广泛应用再加上相关产业的额规模化发展，在实践的电力系统运行

过程当中会出现一定的问题和难点，并且会引发较为严重的问题。在今后还应当加强对电力系统运行技术的全面分析，以更好的寻求技术

性的改革和创新发展，真正意义上深入的研究和分析高新技术所带来的影响。

关键词：风力发电；研究分析；电力系统；运行技术

一、风力发电对电力系统的影响

1.1风力发电场的规模问题

目前，我国正在进行全国电网互联，电网规模日益增大。对于接入到大电网的风电场，其容量在电网总装机容量中占的比例很小，风

电功率的注入对电网频率影响甚微，不是制约风电场规模的主要问题。然而，风能资源丰富的地区人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄

弱，风电功率的注入改变了电网的潮流分布，对局部电网的节点电压产生较大的影响，成为制约风电场规模的重要问题。

风力发电的原动力是自然风，因此风电场的选址主要受风资源分布的限制，在规划建设风电场时首先要考虑风能储量和地理条件。然

而，风力资源较好的地区往往人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱，风电功率的注入改变了局部电网的潮流分布，对局部电网的电压

质量和稳定性有很大影响，限制了风电场接入系统的方式和规模。

1.2对电能质量的影响

风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和

闪变、谐波以及周期性电压脉动等。电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。电压波动的危害表现在照明灯光闪

烁、电视机画面质量下降、电动机转速不均匀和影响电子仪器、计算机、自动控制设备的正常工况等。影响风力发电产生波动和闪变的因

素有很多：随着风速的增大，风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大。并网风电机组在启动、停止和发电机切换过程中也产生电压波

动和闪变。风电机组公共连接点短路比越大，风电机组引起的电压波动和闪变越小。另外，风电机组中的电力电子控制装置如果设计不

当，将会向电网注入谐波电流，引起电压波形发生不可接受的畸变，并可能引发由谐振带来的潜在问题。

异步电机作为发电机运行时，没有独立的励磁装置，并网前发电机本身没有电压，因此并网时必然伴随一个过渡过程，流过5～6倍额

定电流的冲击电流，一般经过几百ms后转入稳态。风力发电机组与大电网并联时，合闸瞬间的冲击电流对发电机及电网系统安全运行不会

有太大影响。但对小容量的电网，风电场并网瞬间将会造成电网电压的大幅度下跌，从而影响接在同一电网上的其他电器设备的正常运

行，甚至会影响到整个电网的稳定与安全。

1.3对稳定性的影响

风力发电通常接入到电网的末端，改变了配电网功率单向流动的特点，使潮流流向和分布发生改变，这在原有电网的规划和设计时是

没有预先考虑的。因此，随着风电注入功率的增加，风电场附近局部电网的电压和联络线功率将会超出安全范围，严重时会导致电压崩

溃。

由于采用异步发电机，风电系统在向电网注入功率的同时需要从电网吸收大量的无功功率。因此，为了补偿风电场的无功功率，每台

风力发电机都配有功率因数校正装置，目前常用的是分组投切的并联电容器。电容器的无功补偿量的大小与接入点电压的平方成正比，当

系统电压水平较低时，并联电容器的无功补偿量迅速下降，导致风电场对电网的无功需求上升，进一步恶化电压水平，严重时会造成电压

崩溃。

二、风力发电对电力系统的影响解决方案

2.1改善电能质量问题

2.1.1改善电网结构

按照联结电源和负荷点的电网形状，可分为环形和星形。环形将同电压等级的线路或不同电压等级的线路共同组成一个环，优点是提

高供电的可靠性，缺点是运行方式复杂。星形以电厂与变电站为核心，向外辐射、其供电可靠性较差，但运行方式简单。一般两者可以结

合应用，效果更佳。按同一电网周波频率是否一致，可分为同步电网和异步电网。交流同步电网上的所有发电机以同一周波同步运行，异

步电网则通过换流站和直流线