大规模风电机组脱网原因分析及对策

王永为

摘要文章主要分析了大规模风电机组脱网的原因，说明了风电机组脱网的内在机理，并指出了风电机组在运行管理方面的要求，阐明了风电机组在安全性能和技术指标等方面的要求，最后指出了解决大规模风电机组脱网问题的有效对策。

关键词风电机组脱网；原因；对策

中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）11-0120-01

风电是一种重要的新型能源，具有清洁、环保、无污染的特点，具有很强的开发利用价值。我国在发展风力发电的过程中，曾经遇到过大规模风电机组脱网的问题，例如京津唐电网在2011年2月以来的脱网问题，使系统出现大量的有功功率缺额，影响了电网频率的稳定性。针对机组脱网的问题，应当及时分析并总结原因，并采取有针对性的控制策略，切实有效地维护风电机组的稳定运行，促进风力发电事业的进一步发展。

1大规模风电机组脱网的原因分析

大规模风电机组脱网是由多种原因造成的，是很多问题长期积累的结果，这些问题的集中爆发给电网系统造成了很大的危害。大规模风电机组脱网的原因主要有以下几个方面。

1）对于很多风电机组来说，如果处于并网的状态下，风电机组的低电压穿越能力缺失，将可能造成机组大规模脱网的问题，这也是2011年上半年风电机组脱网问题出现的重要原因。现阶段，很多风电机组都缺乏低压穿越能力，如果系统电压在额定电压的70%左右，就会出现机组脱网的问题。也有一些风电场承诺具备低压穿越能力，但没有经过调试开放，同时也缺乏权威部门的检测，低压穿越能力的认证更是无从谈起。因此，一旦遇到风电机组故障，依然会发生机组脱网的问题。

2）对于很多风电机组来说，都不具备足够的无功调节能力，尤其是动态无功调节，无功补偿装置的响应过慢，通常需要几分钟，远远不能满足电网运行的需求。在此情况下，如果风电机组发生了低电压穿越失败的问题，就会造成机组脱网的问题。此时，系统电压会急剧上升，由于风电机组具有过电压保护的动作，也会随之而脱网，故障的范围就进一步扩大，造成大规模机组脱网问题的出现。根据目前的情况来说，很多风电机组都没有动态无功调节的能力，都处于定功率因数的运行状态下。如果需要调整系统中的无功电压，就需要利用无功补偿装置。但是，绝大部分的无功补偿装置的容量方面达不到要求，在调节的速率方面也有待提高，无法满足电网维持正常运行的要求。在快速调压方面，很多风电场中应用的是MCR型的无功补偿装置，这种装置也就是人们通常所说的磁抗电抗器，它的动态调节速率可以达到100 ms以上，但是对于风电场的快速调压来说，这种速率也不能满足需要。此外，很多无功补偿装置在容量配置方面也不能达到要求，在无功调节方面缺乏连续性，调节的速度也较慢，不能满足风电机组无功调节的需要。

3）现阶段很多风电机组不能很好地适应电网的需求，缺乏电网适应性，这也可能导致机组脱网的问题出现。这主要表现在以下两个方面：一是机组配置不能满足电网需要，在保护配置和定值整定方面不能满足电网运行需要。此外，很多机组本身就存在着质量问题，设备的性能和质量有待提高，在异常保护定值的设定方面也不够规范，过于重视机组本身的保护，而对系统的安全问题缺乏考虑，导致风电机组的涉网保护与电网保护相互冲突，导致风电机组不能低于扰动，这种原因也容易造成风电机组脱网的问题。二是在变压器的安装上，风电场的升压变压器的接头位置不合理，不能与箱式变压器的接头位置相匹配。

4）不能及时地对单项故障进行排除，这也会导致故障的扩大化，使脱网容量得到快速增加，影响着风电机组的正常运行。

5）在风电场建设方面存在问题，也不能科学地对风电场进行运行管理。在很多风电场建设的各环节中，都存在着这样那样的问题，在建设与管理上不能达到常规电源的水平。例如，如果风电场在设计环节出现问题，在设计的要求以及标准上不够统一，就容易导致机组脱网的故障。近年来，很多的机组脱网问题都源于设备问题。此外，很多工作人员的专业知识和技术能力还有待提高，没有充分了解风电场设备的维护要求，也不了解相关的保护配置，这也增加了机组脱网问题出现的频率。

2解决风电机组脱网的有效对策

1）应当增强风电机组的低压穿越能力。对于风电机组在低压穿越方面的能力，我国政府相关部门已经作出了明确的要求，风电场应当在国家相关规章制度的指引下，及时完成低压穿越能力的调试与开发工作，并且要对低压穿越能力进行准确的检测。要确保检测机构具有专业的资质，并要让检测机构作出检测合格报告，并将报告提交给调度部门。

2）应当提高无功补偿装置的性能，设施合理的容量配置，并确保它的响应速率能够满足电网的需要。为此，要对无功补偿装置的性能和状态进行准确地检测，如果不能满足需要就必须进行整改。对于无功补偿装置利用中的具体指标，如最大容性和感性无功容量等，要通过专题分析的形式确定，并遵循平衡的原则，合理地进行分层与分区，分门别类地对相关指标进行确定。

3）应当增强风电机组的适应性，使其能够与电网相互适应，并进行适当的调整，避免出现主控定值和变流器定值与低压穿越功能相互冲突的问题，并使各种电压保护欲频率保护都能够与电网相协调，使风电机组更好地适应电网的要求。

4）应当在风电机组中应用自动电压控制设备，通过建立电压控制系统避免电压不稳的问题出现，有效避免机组脱网。

5）应当积极研究与开发风电场汇集系统，并加强小电流接地系统的研究，及时地对现有的风电场进行改造与完善，通过风电场汇集系统和小电流接地系统的应用，可以有效控制故障，防止出现大规模的风电机组脱网。

6）应当制定出详细的行业标准与准入制度，并加强对技术人员的管理，并定期组织教育和培训活动，使每一位技术人员都能够明确工作的要求和相关技术指标，更好地做好风电机组的日常管理与维护。

3结束语

为了解决能源与资源短缺的问题，进一步发展低碳经济，我国必须提高自身的风力发电技术，有效地利用风能资源，促进风电事业的发展。要准确分析机组脱网问题出现的原因，找出有针对性的解决对策，并加强风电场的安全管理，确保风电机组的安全运行。

参考文献

[1]何世恩，董新洲.大规模风电机组脱网原因分析及对策[J].电力系统保护与控制，2012（01）.

[2]李丹，贾琳，许晓非.风电机组脱网原因及对策分析[J].电力系统自动化，2011（11）.

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