刍议风电接入对电力系统的影响及控制措施

唐剑媚刘叶妮李娟

摘要；随着现代电力系统中风力发电技术的积极引入，系统经济性、能源性、效益性逐渐凸显。在可再生能源快速发展的背景下，国家对可再生能源发电的重视程度越来越高，某种程度上为我国风力发电的建设与发展奠定了坚实基础。我国属于风力资源大国，但在实际开发过程中面临诸多艰难险阻，如，通常可用于大规模风电开发的区域主要集中在电网末端，将风电接入电网后，将影响电网整体质量和性能，不利于继电保护的开展和电网稳定性的维持。因此，文章深入探讨风电接入电力网络后对整个系统的影响，并结合实际进行相关控制措施的有效制定。

关键词：风电接入；电力系统；影响；控制措施

1.电力系统恢复的基本理论

通常情况下，电力系统运行过程中出现临时停电现象时，将及时启动相关停电恢复措施。但从目前实际来看，停电恢复所涉及内容除了电力供应的恢复外，还与电力网络整体安全性、稳定性、可靠性等息息相关。传统电力恢复方式主要有两种，一种是并行恢复，另一种是串行恢复。其中，并行恢复主要恢复对象是电力设备和电力网络，而串行恢复则重点强调对局部或整个电力网络的恢复，在具体选择恢复方式时，应以电网实际规模大小为选择依据。

电力恢复可分为启动、骨架重构和负荷恢复三个阶段：

第一，启动阶段。一般，启动工作需耗用将近30~60分钟时间，在启动工作开展前，需对相关电力设备和电力网络状态进行全面检查，判断其是否处于停运状态。在启动过程中一切需遵循常规步骤，首先确保启动电源，使电力设备运行状态逐渐恢复。

第二，骨架重构阶段。骨架重构阶段所持续时间大约为3~4小时，并且需在确保启动工作正式完成后方可开展。值得注意的是，在重构骨架过程中，应尽可能的保证节点的丰富性。

第三，负荷恢复阶段。不同于其他阶段，该阶段在时间上的消耗较长，大约在12小时以上，该阶段的开展主要是为了确保电力负荷的有效恢复，在规定时间内确保每一个电气设备恢复自身负荷。除此之外，在负荷恢复阶段，还应加快实现对整个系统的重新构建与完善，按照相关要求所规定顺序对具体内容就进行恢复，对等级较高的负荷或者与电源负荷相临近的电器进行优先恢复。

2.电力系统恢复过程中的技术问题

2.1启动机组的磁问题

从本质上来看，发电机的磁问题与谐振问题一样，均由电容过大情况下所引起的电压激增现象。当发电机线路较长时，容易促使线路电容不断增大，进而引发严重的磁现象。基于此背景之下，在发电机的两个不同端点位置产生一个相同的电压，使得磁现象更加凸显，线路也随之不断加长。而当数值达到一定标准时，电压将直接破坏具体线路，情节较为严重的情况下极有可能引发严重的安全隐患。

2.2空载线路的过电压问题

空载线路的过电压问题常发生于线路最初的启动过程中，当线路处于重新启动状态时，需确保电源整体处于一个空载状态，进而快速启动电阻完成相应的供电任务。值得注意的是，即使是空载电路也面临相关阻值的影响，如果电路处于长时间运行状态下时，将增加电压压力，一旦电压与规定数值不相符时，将影响线路正常运行，且在某种程度上容易产生某种阻碍，限制系统的正常恢复。此外，线路在充电过程中，如果开关位置出现倒闸现象，并由此所引起的相对瞬态性的电压，是电压操作过程中需密切关注的重点问题。

2.3频率控制问题

在电网系统和电力系统中，电流频率与电力负荷两者存在十分密切的关系。一般情况下，电网在控制频率时主要以调速器为主要依据。在电力全面恢复的前期阶段，为实现对电压大小的有效控制，需在电路中增加相应的负荷，在运行后期该负荷将直接影响电力频率的具体控制工作。通常，在电力负荷恢复过程中，相较于前三次频率将产生严重降低，小于1.0Hz，其中指定的中枢点电压应大于0.85pu；发电机组再次增加出力时，应确保频率比之前增加0.5Hz。相关控制人员在具体操作控制过程当中，应仔细观察电路中频率的变化规律，尽可能的将负荷量控制在整个电路负荷的5%以内。

2.4动态稳定问题

在电力前期恢复过程中，电网及其电网结构无论是在稳定性还是集中性方面均处于较差状态，大量不稳定因素的存在严重干扰了电力实际运行，而在这一过程中，若要实现对系统的有效控制，系统动态情况下的稳定性是一项重要的衡量内容。因此，需对电网中的稳定性进行预先的构想，并通过对电气设备科学合理的运用，快速恢复电力。

3.对电力系统稳定性的影响

3.1对电网调频调峰的影响

风力发电接入电网运行后，在某些方面对电力系统存在较为直接的影响。通常情况下，传统配电网中的功率方向主要是配电变压器向用户流，当风电被接入后，原有变压器流向将向反方向流入，这一现象极大的增加了电力系统整体设计方面的困难。由于风能具有一定的随机性特点，容易对风电场接入电网时产生巨大的阻碍和不便。在风力发电转速相对稳定时，其功率与风速的立方两者存在不可分割的联系。除此之外，由于风能的不可预测性，导致风电的电量变化在一定范围内也同样具有不可预知性。例如，电网接入3500MW的风电后，风电功率的波动增加了电网峰谷两者之间的落差，使得电网调峰难度不断加大，在风力发电装机比重占整个电网比重较少时，风电场对电网的影响将被有效削弱，此外，如果风力发电装机比重占全网比重较大使，整个电网容易受到风力发地点电场的消极影响。

3.2对稳态电压分布的影响

在系统相对较为稳定状态下，风电并网极有可能造成接入点电压的持续升高，对于所接入电网的广泛分布式发电并网，其护荷功率大约占所接入电网功率近20%，这种情况下边可以使得线路功率损耗不断降低，促使电压水平的有效提升，因此，从某种角度来看，风力发电并入电网可帮助系统改善或者稳定电压整体分布状态。

3.3对保护装置的影响

当前阶段，风电系统中的相关保护装置是整个系统中必不可少内容，为有效降低电动机反复切割过程中所产生的损耗。当风速在相应范围之内发生变化时，风电机组可以对电动机进行一段时间的转动，因此，配置风电场继电保护装置，要知道风电场与电网之间具有双向性功率流。异步发电机在近距离短路的状态下，不能进行供应连续的电流，在不对称故障时也只能供应有限的短路电流，所以，配置风电接入的配电网进行保护时，应综合思考如何根据有限的故障电流来检测故障的发生，使保护装置准确而快速地动作。

4.相关控制措施

一方面，风电场接入配电网时，需将风力发电所提供的一系列故障电流纳入考虑范围之内，需对配电网保护进行重新配置和整定，在这一过程中需充分考虑风电场与电网之间联络线的功率露相。当前阶段，主要依据终端变电站的方案进行配置和整定。依靠配电网的保护来对系统故障进行有效切除，之后运用低电压保护或者孤岛保护等一系列措施，对风力发电机组进行逐步切除，从而在故障过程中，将风电场与系统向隔绝，在清除所有故障之后，控制风电场自动重新并网。

另一方面，根据实际情况，对电容器的补偿容量进行有效提升，确保风电系统在发生短路故障后仍保持稳定性，选择安装动态无功补偿装置来提供动态的电压支撑，改善系统电压的整体稳定性与可靠性。

结语

综上所述，随着近些年高压、特高压电路的逐步兴起以及现代智能化电网的开发与应用，电网系统内呈现出互联趋势，且由于电力市场改革的持续深入，大量清洁性能源被大量投入使用，在某种程度上使得电网整体运行效率和资源利用率全面提升。但从部分情况来看，由于电网结构的复杂化与繁琐化，供电系统在模式上越来越多样化，增加了电网故障的几率，引发一系列严重的用电事故，因此，深入探究电网系统停止运行后的电力恢复及提出具体措施便显得尤为重要，

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