电能质量对风电并网稳定性的影响以及如何改善的研究

吴凯 刚千惠

摘 要：风电是新能源发电中一个重要组成部分，但由于风电的随机性、间歇性和不可控性的特点，导致并入电网必将对系统造成一定的影响。本文研究了电能质量对并网的影响和如何改善风电并网稳定性问题，为以后的研究奠定了基础。

关键词：风电；新能源；并网；稳定性

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.202

1 引言

风能是新能源的一种，由于风速和风向是随机变化的，所以风电厂输出的电量也是随机的。因为风能独特的特点使得风电厂的容量可信度降低，也会给电网在有功无功的调度方面造成很大的困扰。如果遇到特大风或者特别恶劣的天气环境时，为了保护风电机组整体设备不受损害，工作人员进行切机。因此，这些情况对风电并网稳定性都会带来很大的危害。为了提高风电并网稳定性，分析其影响因素是必要的。

2 电能质量对风电并网的影响

图1为我国已建，在建和规划建设的风电厂位置图。风电已经在我国广泛的应用，但还存在许多问题对电能质量造成影响。电压波动和闪变是风电并网时常出现的两种影响电网质量的结果，追其本质原因是由于风能不稳定导致输出波动。风电机组运行过程中的不稳定因素和风能的不稳定性相结合就会导致最后电能输出的不稳定，要想把这些不稳定的电能利用起来对电网本身就是一个很大的考验。如果电网不够稳定和强壮，风电并网产生的电能就会对电网本身造成很大的冲击，会出现电压波动、闪变、电压偏差、谐波等问题[1]。

2.1 电压波动和闪变

电压波动和闪变对于风场并网来说是一个很常见的问题，因为风能的不稳定导致并網后电能的不稳定，导致并网后电压的波动。那波动的程度由电网无功波动和电网短路容量来决定。而闪变的程度是由电压波动决定的。电压的波动主要由三个因素引起的。风电机组启动瞬间会产生很大的电流和电压，这股电流和电压对并网会产生严重的冲击，并且会持续很长时间，如果风电机组设备较多这种冲击会更加明显。因此，一般并网时风电机组会分开并入，并且间隔时间也要满足要求以免造成不必要的冲击对电网。

2.2 谐波污染

电网中应用的电压信号都是正弦波，并且电流信号也是同频率线性的。但是当正弦电压信号与非线性元件一起使用时，元件就会出现非线性的电压和电流属于电压电流畸变，这种现象产生的原因主要是当正弦电压信号与非线性元件一起使用时，非线性元件会产生谐波电压和谐波电流。这些发生畸变的电压和电流通过并网被送到电力系统时就会对电网产生很大影响，导致电网质量下降，所以必须采取必要措施以免对电力系统中其他电子元件造成危害，影响电力系统的安全运行[2]。

2.3 频率偏差问题

风电厂并网时由于输出功率与电网有区别，导致风电厂的并网电压对电网电压以及电力系统频率会有一定程度的影响。风电厂的切出速度与风速有密切的关系，当切出速度小于风速时，风电厂要脱网停运；当当切出速度大于风速时，风电厂也要停机脱网。只有在两者之间时才能正常运行，而这种突然的脱网对电力系统的频率有一定的影响。

3 如何改善风电并网稳定性

3.1 对电能质量的改善

改善电能质量的装置有APF（滤波作用）、DVR（电压恢复）、SVC（无功补偿）等。这些设备可以很好的控制电压的波动和闪变。它们通过滤波，电压恢复以及无功补偿来完成电能质量的改善。

3.2 低电压穿越问题的改善

改善电网低电压穿越能力主要有两种方法，分别是改善控制方法与增加硬件电路。改善控制方法只能降低电网故障时的过剩电压与电流，但是根据能量守恒定律这样无法使过剩的电压电流消耗掉，只能使之相对平衡。但是通过増加硬件电路就可从根本上解决了电网故障时的过剩电压与电流问题。

3.3 电网稳定性的改善

因为风电随机性较大所以调控难度较大，其中一种方法就是安装储能装置，它可以很好的稳定电网，也可以起到静止无功补偿装置的作用。

4 结论

风电在我国已经得到广泛应用，但风电并网稳定性问题还存在问题，本文研究了电能质量对并网的影响和如何改善风电并网稳定性问题，为以后的研究奠定了基础。

参考文献：

[1]王伟，刘红.风电场并网发电机组的控制技术[J].电子技术与软件工程，2016（02）：231.

[2]李璐，张凯.风电场的稳定性问题[J].可再生能源，2017（24）：30-34.