APP下载

风电并网运行的频率稳定问题研究

2020-12-09董盛春仝辉

中国电气工程学报 2020年8期

董盛春 仝辉

摘要:风力并网运行是当前我国电力事业新能源发展的重要基础,风电并网运行对电力系统频率稳定造成极大困扰,做好频率稳定控制具有重要意义。文章通过对频率稳定问题进行分析,提出相应的改善措施。

关键词:风电并网;风电运行;并网运行;频率稳定

作为一种新型能源,风能具有很多优点,如无污染,来源广泛等,使其被社会各界广泛关注,并应用到电力实业当中,为我国电力实业的发展提供了重要帮助。然而,风电与电网连接时,往往会对整个电网造成一定影响,不利于电力能源的使用,对社会的发展造成一定危害。因此,对风电发展与并网技术进行研究具有重要意义,为风电与电网有效结合奠定良好基础。

1风电并网的必要性

传统的发电是利用燃煤或燃气燃烧使热能转化为动能,然后转化为电能,会形成大量的氮氧化合物和碳氧化合物,对环境造成不利影响,而且处理发电带来的二次污染费用十分高昂。而风力发电和太阳能、水能发电一样,都属于绿色自然能发电范畴,清洁无污染,对我国的绿色可持续发展具有促进作用。另外,我国风能资源丰富,具有风能发电的基础优势,而且近些年来风能发电量迅猛增加,为我国工业发展做出了积极贡献。在我国的发展规划中,2020年要实现20GW的风电发展目标。风力发电的一种形式是离网型,即自行成网,不接入电网系统,和水利发电相结合能解决偏远地区的供电需求。但是,离网型风电形式没有充分发挥出风电的巨大优势,故此风电并网成为一种趋势。因为除了环保优势,风力发电占地少,建设工期短,而且最主要的是可以进一步实现智能化电网管理。再者,并网之后,风力发电厂可以获得电网补偿和支撑,从而进一步提高风能利用水平,以提高洁净能的利用价值。

2风电并网运行的频率稳定问题

虽然风电具有污染小,可再生的特点,但将其接入到电网后,将会对整个电网造成一定影响,具体来说,主要包括以下几个方面:第一,降低电能质量。以往阶段,风电装机容量较低,且通过异步发电机的方式,将其接入到配电网内,虽然这样接入较为方便,且成本较低,但由于设备性能较差,很容易受到外界冲击,因而很容易产生一些不良现象,如谐波污染等,降低了电能的质量。第二,风电场运行时,会利用一定的无功功率,而将其接入到电网后,由于容量的增加,导致无功功率缺失,进而使电压产生波动。第三,对于风电来说,存在不稳定的特点,受到这一特点的影响,导致其失去出力时,将会导致电网频率降低,风电占比越高,这一现象更加显著。第四,风电的接入,对以往电网产生了较大的变化,为了确保整个电网顺利运行,电力单位应重新对其进行规划[1]。

3风电并网运行下频率稳定提升策略

3.1优化风电工程建设布局结构

为了进一步有效推进我国风能发电网建设与发展,根据我国不同地区的实际情况,在风电并网技术推行以及风电网建设过程中推行“闭环结构开环运行”的方式,通过此种运行方式可以有效保证电网运行的稳定性。其根本原因在于电网网络建设过程中,电网网络主要表现为一种环形的状态,一旦发生线路方面的故障,就会转变为一种辐射形态。因此,如果是线路出现故障,需要及时联系有关工作人员合理运用开关,将电能运输通过其他线路进行传输,保证电力系统的正常运行,保证电力用户不受影响,最大限度地避免电能损耗,保证电力设备与发电机组的安全、稳定和高效运行。

3.2无功补偿方式

通过大量时间研究表明,在风电并网时,存在很多问题,其中,最为常见的是电压稳定性较低,而导致这一问题出现的主要原因则是风电设备运行过程中,需要一定的无功功率表,特别是异步发电机,这一问题更加显著。所以,想要使电网更加良好的运行,应采取科学、合理的无功补偿方式,具体来说,可以从以下几个方面着手:第一,在现有风电系统内,安装动态无功补偿装置,如SVC补偿器等,通过这类设备的使用,优化风电的暂态性能,增加风电场的最高容量。确定SVC容量时,不仅要考虑SVC的调节性,同时还要集合风电场的容量,关注电网的内部结构等。第二,改进电网结果,或者是提高符合功率,也会增加风电容量,并优化风电暂态性能。第三,对风电系统进行检查,确保其无故障之后,将低电压的部分隔离,使得整个风电系统运行时,能够一直采用最佳的控制方式。但需要注意的是,若隔离部分较多时,应分析电网调控性能,确保低电压部分隔离的同时,不会对调节功能造成较大的应用,使电网可以安全、稳定的运行[2]。

3.3提高电能消纳水平

电网供电可靠性和电能消纳水平有直接关联。在现如今没有实现全国电网智能联网的情况下,若地方发电量超过用电量,会造成窝电现象,而窝电会阻碍风力发电并网,因为本身燃煤发电、燃气发电已经足够本地电能消费,自然无须风力发电,会导致风力发电设备搁置,造成社会资源浪费。提高电能消纳水平,应鼓励当地经济建设过程中提高电能利用水平,但是因为电能是有偿消费,价格影响之下会抑制消费能力,需要考虑当地的具体情况,再调整价格。这就需要市场机制充分地进入电力市场,实现灵活的消费机制,刺激当地电能消耗。只有如此,才能使当地风力发电融入电网中,提高洁能发电使用率,改善当地的环境水平。

3.4降低功率耗损以及电网压力

电网功率通常划分为两种:有功率消耗;无功率消耗。要想更好地对风电网的有效功率进行计算,需要选择合理的导线路径,在传输量最大的基础上降低电阻的压力值,最大范围内降低以及减少有效功率的损耗,保证有效功率传输的高效性。对产生的无效功率,要依据风力发电场的实际情况,有选择地选用专业变压器来负责电场的供电以及发电,针对性地进行无功补偿。在我国当前风电新能源的发展现状及其并网技术的发展现状来讲,整合风力电网资源,开展无功补偿,采用并联电容器、同步调相机以及静止無功电力补偿器三种电力损耗无功补偿的方式。充分结合电网的基本特点以及电网建设的基本需求,针对性选择可以最大限度降到风力电网运行负荷的建设方案,有效降低功率损耗,创造更多的经济价值与社会效益[3]。

3.5风电功率评估

对风电进行转化时,需要采用很对并网技术,其中,最主要的是对风力发电量进行评估。首先,在该技术当中,主要应用了天气遇到的分析信息,由于我国天气预报技术较为完善,使得其采集到的天气信息较为准确,为风力发电以及并网提供了良好支持。其次,通过对风电设备周边信息的采集,准确掌握风电场所的具体情况,并以此为基础,确定出轮毂的风向,以及风力的流动速度。最后,利用上述得到的结果,可绘制出相应的功率曲线,从而推导出风机的实际功率。通过这一技术的应用,能够为风机的选择提供重要帮助,从根本上改善了预测不准确的问题,极大程度上提升了预测的精确度。

结语

综上所述,风电并网是必然趋势,是我国绿色可持续发展的根本保证。其中,关键点是如何降低风力发电具有的谐波、闪变现象,使其具有的反调峰特性降低。而最终的指向都是智能电网建设,因为其从微观上可以确保风电并网更加顺利,宏观上可以实现全国电网联网缓解窝电,使提高风电并网的效率。

参考文献

[1]赵文江.有关风电新能源发展与并网技术的探讨[J].电子制作,2017(18):73-74.

[2]许国东,叶杭冶,解鸿斌.风电机组技术现状及发展方向[J].中国工程科学,2018,20(03):44-50.

[3]李浩.基于数据挖掘技术的风电新能源大数据平台构建[J].电子技术与软件工程,2019(21):151-152.