风电对电力系统运行的价值分析

贾海清 马知宏

摘 要：随着科学技术水平的进步和经济的不断发展，我国的能源耗费速度逐年增快，大批量能源的消耗已经把我们赖以生存的自然环境破坏的极为严重，我国面临的能源压力也不断增加。针对可再生能源的研发以及运用日益迫切。本文论述了风力发电对电力系统运行的影响，研究了风电对电力系统运行的价值，建立风电运行价值分析模型，希望未来对风电的研究提供参考。

关键词：风电；电力系统；运行价值

中图分类号： TM73 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）19-184-2

0 引言

随着经济与社会的发展，社会电力需求也呈现快速增长的态势，如今能源与环境问题已经成为人类发展面临必须解决的两大难题。新能源的开发成为解决这一难题的重要途径，而作为自然界存储最丰富、清洁而且可再生，同时它不会随自身的转化和利用而减少的风能作为新能源的典型代表正被我们开发利用。风力发电技术属于利用新能源发电的典型，风力发电的综合应用价值决定了风力发电的快速发展速度和比常规能源具有的无可比拟的优越性，目前，风力发电技术正日趋成熟。

1 风力发电对电力系统运行的影响

1.1 对电网运行成本和调度的影响

①风力发电并入电网增加了调度的波动风险。风电接入电网需要更多的闲置产能，这是由风力的随机性和间歇性特征决定的。由于风力大小的无法预测，无法预知风力发电负荷的大小，电网调度必须根据风场的发电常规负荷采取保守的方案为风电预留出足够的备用平衡容量来消除风电负荷大小的波动；同理，为了实现电网的最优调度目的，当风力发电根据计算可以预测和能够保留足够的精度，同时可以提供负荷预测曲线的时候，可以将风电场作为负载，安排利用传统的预测风力发电负荷项目来降低电网的运行成本，来优化发电单元组合。

②风力发电运行后成本较低，但是增加了调度运行成本。近年来国家的大力支持，风力发电发展较快。由于地区电网负荷的不均衡和风电场的输出功率的随机波动性和间歇性，而且当前的预测电网负荷水平很难满足电力系统操作的实际 ，电网调度需要在火力发电的基础上，额外安排一定容量的旋转储备来保证电网系统运行的可靠性和维持电力系统的功率平衡与稳定，增加了电网调度的运行成本。

1.2 对电能质量的影响

①频率。由于风电输出功率的间歇性和波动性，造成输出功率的不可预测，其接入电网系统的潮流即输出功率在系统中不断平衡再分配的暂态过程中，风电场的接入在一定程度上影响系统的输出频率。

②谐波。就风力发电机产生的谐波对系统的影响而言，风力发电机本身产生的谐波非常小甚至可以忽略不计，真正产生谐波电流的是风力发电机元器件如风力涡轮机、转换装置等，而过滤系统的结构、短路容量和电网功率输出单元都与风速的大小有关。以较高速度旋转的风力涡轮机，在连续操作的过程中，基本不产生谐波电流。实际需要考虑谐波干扰的是变速恒频风力发电机组，因为变速恒频风力发电机组在转换器的操作上总是处在工作状态中。

③无功电压。风电由于风力大小的不可确定性导致电压的波动往往导致系统中的某些节点电压超过或低于电网电压控制的最高/最低值，影响系统电压合格率，电压偏差问题属于电网的稳态问题，风力涡轮机的输出波动大使系统电压波动大，所以这种情况下可以采取加装一定容量的无功功率补偿装置或者在风力发电场采取措施移除风力涡轮机的一部分来升高系统电压，减轻风力发电系统对电网电压波动的影响。

1.3 对稳定性的影响

①影响电网的暂态稳定。风电装机容量在电网中所占比重较大时，通过风电在电网中的传动功率和转动惯量来改变系统的电压分布，使电网的暂态稳定发生变化。

②风力发电机具备低电压穿越能力。风扇具有保持电网节点电压降的特点，还可以向电网提供一定的无功功率，直到系统电压升高甚至恢复网络电压为止的这种能力被称为低电压穿越能力。