风电接入对电网的影响

梁尚荣

摘要：随着经济的发展，生活水平的提高，人们的环保意识逐渐增强，在人们的日常生产生活中，清洁可再生能源受到认可和青睐。本文从风能的角度进行阐述，通过分析风电的特点，着重研究分析风电接入对电网稳定及经济效益影响，同时提出相应的政策建议，进而为风电并网提供参考依据。

关键词：风电 并网 经济效益

随着能源与环境之间的矛盾不断凸显，清洁可再生能源受到人们的普遍关注和青睐。风能在众多绿色能源中，其前景潜力巨大，最具商业潜力，并且使用清洁，最重要的是成本低廉，取用不尽。风力发电一方面为经济增长提供稳定电力，另一方面有效缓解空气污染、水污染，以及全球变暖等问题。在开发利用各类新能源的过程中，风力发电作为一种发电方式，其开发规模巨大，同时商业前景广阔。通过风力进行发电，在一定程度上可以有效减少化石燃料发电产生的污染物，推广使用风电可以大规模节能减排。随着全球能源危机、环境危机的不断严峻，风能受到人们的普遍关注。在这种情况下，风力发电为风力发电装备制造业提供发展空间。

但是风力发电的大规模快速发展，却给我国电网的稳定与经济效益带来严峻的考验，主要有以下几方面：大容量新能源并网；成千上万多类分布式电源接入（风电、太阳能、电动汽车等）；电源、电网、负荷均不确定；双向潮流；局部电网潮流拥挤，窜动；局部电网短路电流水平增加，可能越过设备限制；短路电流机理复杂化，系统保护复杂化；可靠性降低等问题。下面就风力发电的接入对电网安全及经济效益进行细化分析：

1 风电的特点

与常规能源发电厂相比，风电场运行有许多共性，风力发电产生的特殊问题需要重点解决。主要体现在以下几个方面。

①风能发电受地理位置限制严重，并可能远离负荷中心。②风速不稳定，产生的能量大小不稳定，使发电量不确定，随机波动，动态变化。③难以控制风能输入的随机性和出力。由于风具有一定的随机性和不可控性，进而决定了风能不可能存储，更不可能像水电、火电等通过阀门控制出力。④不可调度性。由于风能缺乏可控性，根据负荷的大小，难以对风力发电进行调度，进而在一定程度上增加了调度的难度。⑤发电利用小时数低。如风电一般年平均在2200小时左右，仅仅占一年8760小时的25%。⑥目前，异步发电机在风电机组得到广泛使用，在机端出口处，虽然设置了相应的无功补偿电容器组，一方面输出有功功率，另一方面发电机会从系统吸收无功功率，随着有功输出的变化，其无功需求也在发生变化。

2 风电接入对电网稳定及经济效益的影响

2.1 风电接入对电网稳定的影响

2.1.1 风电场接入过程对电网的冲击。与大电网并联时，在对风力发电机组进行合闸的瞬间，产生的冲击电流不会影响发电机及电网系统的安全运行。但是，对于小容量的电网来说，在并网的瞬间，风电场将会导致电网电压出现大幅下跌，进而影响接在同一电网上的其他电器设备的正常运行。

2.1.2 风电场接入对电网电压的影响。对于风电场来说，如果容量比较大，在这种情况下，当系统电压水平降低时，一方面导致无功补偿量下降，另一方面由于在机端组装无功补偿作用的电容器，使得无功补偿量与接入点的电压的平方成正比。此时风电场本身缺乏无功支持，导致风电场对电网的无功净需求反而上升，进而在一定程度上导致电压崩溃，部分风电机组由于自身的低电压保护停机。

2.1.3 风电场接入对发电计划和调度的影响。如果把它看作电源，则可靠性没有保证。如果电力系统的运行方式不相应地做出调整和优化，系统的动态响应能力将不足以跟踪风电功率的大幅度、高频率的波动，系统的电能质量和动态稳定性将受到显著影响。

2.2 风电场接入对电网经济效益的影响

2.2.1 对于风电场接入对电网经济效益的影响，虽然由于地域差异，各地的风电价格会有所不同，但总体来说，风电的价格要高于煤电的价格。

尽管国家对于风电在政策上给予了很多优惠，在财政政策上，国家发改委每年均投入大量资金对可再生能源的技术研发和产业化进行支持；在税收政策上，风电企业增值税减半征收，风电机组零配件的进口关税降低。这些政策法规都是中国风电产业发展的利好。但是其标杆上网电价仍然居高不下，目前按风能资源状况和工程建设条件，将全国分为四类风能资源区，分别规定每千瓦时0.51元、0.54元、0.58元和0.61元的风电标杆上网电价；而火电标杆电价在2014年8月15日平均燃煤机组降价0.93分/千瓦时后，电价每千瓦时仍约在0.3-0.5元之间。

2.2.2 目前由于风电机组容量较大，而其受风速的影响，经常处于停机状态，而电网不会因其处于停机，重新分配容量，只能按照风电的接入容量将其闲置，年闲置时间大约在75%左右，造成电网资源使用效率的降低和浪费。

2.2.3 由于风电建厂时对该地区的风速考察不严，造成风电设备经常随其风速处于频繁启停状态，而每次启停设备所用电量全部从供电企业购入，所购电量按大工业的电度电价执行，电价每千瓦时约在0.44元左右，远远低于供电企业的平均电价。

3 结论

随着风电装机容量的不断攀升和风电场自身的特殊性，使得风力接入对电网的冲击、电网电压等电网的安全稳定运行和经济效益所产生的影响越来越大。除了尽快建设坚强的智能电网外，应综合考虑技术因素消除风电对电网的不稳定因素和建风电场时其当地的年风速，确保资源的有效利用，努力提高风电接入的安全和经济效益，真正做到新能源的有效替代。

①当风电场的装机容量较大时，在其出力较低的情况下，通常能够小幅度地提升系统的电压水平。随着出力的不断增加，对于风电场来说，如果采用定速风机，那么将会吸收系统的一部分无功补偿，其补偿容量通常为装机总容量的15%-20%。②风电场的出力对系统电压产生的影响，通常情况下，与风电场的装机容量、电网结构，以及风机型号存在紧密的联系，在考核风电场出力对系统产生的影响的过程中，需要对上述各个因素进行综合分析。

参考文献：

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