智能电网背景下风能接入对提高电网供电可靠性的影响分析

2015-03-19魏晓东

产业与科技论坛 2015年19期

□魏晓东

智能电网发展以坚强、自愈、绿色为主要特征，新能源大量入网并获得了蓬勃发展，风能的接入有利于改变供电模式的单一性，提升电网调度的灵活性，从而提高电网的供电可靠性。本文以某风电场接入地区电网为实例，分析智能电网背景下风能的接入对提高电网供电可靠性的影响。

一、风能接入后的电网特性分析

作为绿色环保的新能源，风能接入电网是对传统供电方式的有效补充。但风能电力的随机性会给电网系统带来一定影响，其影响如下:

(一)影响电网负荷潮流。由于风力发电具有不稳定的特性，随风况变化负荷也在实时变化，另外如果接入风力发电的电网越多，就越容易改变系统的潮流方向，而风力系统发电所产生的有用功和无用功也会对调节方式产生影响，这些因素都会对电网调节产生影响。

(二)风力发电带来的谐波污染。在风力发电系统中，各种电子配件以及逆变装置、补偿装置的存在都会对电网产生谐波污染，主要是因为电子器件具有非线性，这些非线性带来的谐波污染难以进行有效去除，直接影响了电网的电能质量。

(三)影响继电保护的可靠性。风力发电一般处于电网的末端，其供电等级较低，风力机输出主要以690V 为主，再通过配变电装置以及汇流线路输入主电网。一般情况下，电网以单方向过流保护为主，而风力发电系统的接入改变了单一的过流，改变了电网的潮流方向，电网继电保护呈现双向流动，这就使得传统继电保护存在风险。

二、风能接入提高电网供电可靠性的措施分析

(一)电网的供电可靠性指标概述。电网供电的可靠性能够反映电力公司电力供应的质量，反映供电可靠性的质量，而可靠性也能够反映出电力公司供电的需求满足度。电网可靠性也是供电质量评估的主要因素，主要包括两个方面，安全度和充裕度，而评价指标包括概率指标和确定性指标。而最常用的指标主要有电力不足实际概率、电量不足期望、电力不足时间期望等。

(二)风能接入后提高电网供电可靠性的措施分析。

1.装设电力电子软并网装置。更换电子电器元件能够有效提高电网的可靠性，例如可以采用双向晶闸管进行并网，这样就能借助开关特性获得平滑的并网过程，可以有效提高电网质量，而且能够将电网电流限定在标准电流以下，避免继电装置出现意外。

2.采用新型的无功补偿设备。风力发电器波动较大，对电网稳定性产生不利影响，针对这一问题，可以采用无功补偿装置进行改善，另外也可以采用静止无功发生器装置、并联电容器补偿装置以及静止无功补偿器进行改善，采用这些装置能够有效提高电网系统的稳定性。

3.采用方向型继电保护装置。根据风电对潮流的影响，想要提高风电入网后的可靠性以及安全性，就需要对原有继电系统进行优化升级，要建立能够适用新能源的电力保护系统，从根本上进行优化，预防误动等情况的发生。

三、新能源应用后提高电网供电可靠性的实例分析

(一)某地区风电场接入项目简介。P 县城处于沿海地区，其风力资源较为丰富，P 县城目前的电网电压为220KV，变电总容量为85MVA。为了提高县城的用电供应质量以及供应量，P 县城准备开发风电项目，进一步推动本地的经济发展，提高资源优化配置。经过调查了解，县城将建造一个风力发电厂，共安装24 台单机容量为2MW 的发电机组，变电站的输出电压为220kv。

(二)某地区风电接入后采取的提升供电可靠性措施。

1.选择可靠的接入措施。目前P 县城安装了50 台2MW恒频风电机组，69 台1.5MW 的风电机组，采用五机一组的方式进行送电，通过35KV 汇流线路先将电力送至220KV 升压变压器，然后再有220KV 大截面导线送至220KV 变电站与省电网相连，这样就形成了风电场接入电网，通过安装线路保护装置，风电场的电力接入有了进一步的保障，且风电场都安装有无功补偿装置电压获得进一步的支撑，稳定电网接入。

2.控制风电的穿透功率系数。一般情况下，风力发电中电机组要和常规机组并联使用。如果不考虑网损，设风机的输出功率为PWTG，常规机组的输出功率为PCG，电网负荷的功率为Pload，则Pload=PWTG+PCG。考虑到风能波动对系统供电可靠性的影响，应限制接入系统的风电容量在某一百分数以下，即:PWTG≤KPload(K 为风电的穿透功率系数)

3.选择合适的风机机型。经过市场调研和技术选择，P县城最终采用的机型类型为VESTAS V80 2.0MW，这种类型的机型具有恒频调节的功能，具有双馈式变桨变速机，能够灵活调节风叶的桨片距离，实现输出功率的最佳状态。另外，VESTAS V80 2.0MW 有良好的电压无功控制能力，可以有效进行调节和控制，能够改善电网的电压稳定性，实现并网的稳定性。选择合适的机型不仅能够有效的提高风力发电的效率，而且能够保障风力发电的稳定性和整个电网系统的高效运行，能够提高电厂的整体运作状态。

4.使用先进的无功补偿设备。P 县城为了采用集中补偿方式，进一步提高电网的供电能力以及供电质量，在原有母线上装设一组无功补偿装置，其容量为10，000kvar，其中包含一套链式35kV ± 5000kvar 的SVG 型无功补偿装置和5，000kvar 电容器成套装置，这些装置的使用能够有效降低电网的网损，提高电力供应能力和电力质量。

(三)某地区风电场实际运行效果分析。P 县城的风力发电厂投入至今，运行一切正常，没有出现过较大的电力事故以及人员伤亡事故，为P 县城的电力提供了保障。在风力发电场的检测数据显示，风力系统运行良好，电压、电能质量符合正常运行标准，各项指标参数符合标准，与常规能源相比，风力发电的投入使用提高了电能质量，为P 县城的电力供应提供了供电保障。