风电并网对电力系统调度运行的影响

朱雲榜

（中国大唐云南发电有限公司新能源分公司，云南 昆明 650000）

引言：风力发电是当前中国三大电力中最为天然的发电方式，其对自然环境的破坏程度最小，且取之不尽用之不竭，是当前国家重点发展的行业，但是其也会受到风力、风速等多方面的影响，这些因素会对发电系统本身的电压与频率等造成较大的影响，因此对其进行探究，进而降低其对电力系统稳定性的影响已经势在必行。

一、电力系统频率研究

（一）电力系统维持稳定的必要性

在过往的相关科研项目研究中，很多专业的研究者将电力系统的稳定性研究集中在功用与电压两个方面，但是对于电力系统本身的频率稳定性却有所忽略。在社会需求的逐年增长下，电力系统本身所承担的负荷亦在逐步变大，在这种情形下频率失稳状况时有发生，这给电力系统的稳定运行带来了较大的安全隐患。因此对电力系统调度运行时的频率稳定性进行科学、系统的、深入的研究已经势在必行。研究电力系统中风网频率的稳定性的方法分为动态与静态两种方式，其中动态研究方式有着过于缓慢复杂的过程，难以在迫切情况下解决燃眉之急，且在实际的频率维稳时难以起到对应的作用，因此文章从静态的角度进行风电系统维稳的研究，而静态研究又分为直接法与快速评估法，应根据风电并网的实际状况选择对应的研究方法。

（二）风电并网电力系统频率分析

与火力发电、水力发电相比，风力发电相对来说有着较大的不确定性，在稳定性以及强弱波动性方面相对较差，功率输出受到自然风力的影响较大，难以通过人力调节对其进行控制。风力发电在我国已经发展了数十年，有着较大的、完善的、具体化规模，将风力发电纳入当前的发电网络对于提升风力功率以及波动的稳定性有着较大的提升作用。从电力安全运行方面来讲，在现阶段整体的电力网络中，风电场本身即为一个涵盖范围较广的干扰发生源，对稳定电力系统有着较大的影响。因此为提升风力发电的功率稳定性及其本身的工作效率，以及加强对风力资源的挖掘，需强化对风电并网后系统频率的研究工作，以此来保障资源的最大化利用[1]。

（三）实践探究

为对风电并网后电力系统调度中出现的频率变化状况，可借助风速模拟机、算力模型等辅助工具进行对应的试验来探究电力系统频率所处的高度以及本身的稳定性，以此来得出准确的结论。实验主要目的是观察与对比风电并网之前与之后电力系统本身的频率变化状况。其次还需观察在不同条件的风速下，发电机组并网前与并网后对应的实际数据、电力系统的频率以及对应的影响程度。最后即需探究在同等风速条件下不同负荷时发电机组并网前与并网后，发电机组整体以及对应的频率受影响状况。

1.风电并网之前与之后电力系统频率变化探究

根据关于风电并网之前与之后电力系统频率变化制定对应的曲线图，观测对应的曲线图发现风电并网前电力系统本身的频率没有大的变化，而在风电并网后电力系统本身的频率变化呈现出幅度较大的不规则状态。

2.风速不同状况下风电并网之后电力系统频率变化探究

风速不同状况下风电并网之后电力系统频率变化情况可绘制对应的曲线图来进行比较，用曲线a、曲线b、曲线c 等来代表不同风速下电力系统本身的频率变化状况。观测绘制的图中曲线状况可知，虽电力系统频率会较大程度地受到风速的影响，且在波动频率上有着一些差异，但是趋势基本一致。由此可做出以下判断：风电并网后，风速的不同会对电力系统的频率波动产生不同程度的影响，其后再在具体的实践中进行该项判断的论证，得出一致的结论。

二、考虑风电机滑差的电压稳定分析

将滑差S 作为风电并网对电力系统调度运行分析的变量，以此为基础构建风力发电机模型，将风速间断性、负荷、滑差以适宜的方式在潮流算法中融入，按照固定的流程计算出对应的潮流算法结果，以此来电压不稳定节点观察依据，并为其后的相关工作提供对应的可靠数据支撑与指导，与传统形式的计算方式相比，该计算分析方式可较为准确的指出造成电力系统出现电压不稳定的具体原因，并明确其不稳定电压产生的具体范围。滑差在随机负荷以及对应风速的状况下显示的电压灵敏度指标如下所示[2]。

（一）考虑滑差S 的潮流计算

按照以下公式进行对应的计算：S=n/n1，其中S 指的是电力系统的滑差，n 指的是转子所处的转速，n1指的是同步转速。Pr=-（1-S）RrI2r/S，其中Rr 指的是异步电动机转子的实际电阻，S 指的是滑差。由以上公式可以看出，若是S 发生变化，Pr 亦会同步发生变化。按照功率平衡原则来说，风力发电机组本身的机械功率与其有机功率始终保持在相等状态，若是功率难以保持平衡，则需根据风电机组所处的状态以及变化需求进行滑差S的定向调节，以此来维持二者始终处于平衡状态[3]。综合考虑风电机组本身的滑差以及对应的风速随机性变化，可列出对应的潮流计算公式，按照其对应的公式来分析其实际的变化情况：

（二）滑差后的灵敏度指标

一般情况下在分析风力发电系统中变量中一系列较为微小的数量变化状况时，可借助灵敏度等对应的指标来进行计算与测量，以此来把握风电系统电压处于稳定状态时具体的灵敏度，可以以下方程式来阐述风电系统的潮流方程表达式：f（x，u，p）=0，方程表达式中的x 指的是系统中的状态变量，u 指的是控制变量，p 则会通过实际参数展开应用，比如在无功负荷与有功负荷方面的应用。据此，通过潮流可行解点线性化能够得出以下较为完整的关系式：∆x=-∆u·σf/（σu）·[σf/σx]-1-∆p·σf/σp·[σf/σx]-1=∆uSxu+∆pSxp。试中Sxp指的是当处于x 状态变量时，参数p 变化时对应的灵敏度，Sxu指的是当处于x 状态变量时，参数u 变化时对应的灵敏度[4]。

（三）风电并网后电力系统电压技术相关规定

按照上述的分析以及实际状况来讲，在进行风电并网之后，电力系统本身的电压稳定性明确受到了不同程度的影响。为协调好电网与风力发电机组间的运行关系，我国先后出台了一系列专业的技术规定，并对风电机组在并网后的系列电力调度过程提出了各种细致的要求。具体的要求主要表现在以下三个方面：

其一，若是风电在完成并网活的运行途中出现电压震荡的状况，应向电网调度管理部门呈送对应的报告已说明具体的情况，在电压处于不稳定的状态时禁止私自合闸送电；其二，该次技术规范明确规定了风电机组在完成并网后的系列运行电力偏差，在电压偏差控制在10%以内时，可维持风电机组保持正常运行；其三，若是风电机组超过电压稳定标准值的15%，应立即将其停止以避免其导致更广范围的损害，还需按照国家的相关规定以及行业安全法则采取对应的措施来解决对应的问题，如此才可最大限度地避免风电并网对电力系统调度的负面影响，维持电力系统的稳定运行[5]。

结语：探索风电并网对电力系统调度运行的影响，文章从电力系统频率波动以及电压稳定性方面，在风电并网后对电力系统调度运行各方面的影响进行了论述与分析。并借助后续的实验数据进行了验证，再结合系列的数据计算分析对研究的中心内容进行了检验，证明了其研究观点的正确性。风力发电作为一种无能耗与无污染的绿色发电工程，在其后的电力系统发展中必将扮演着越来越重要的角色，并承担更加重要的使命与责任，因此对电力系统中存在的相关问题进行研究与探讨并促进其的稳步发展，对于我国整体电力系统的快速发展有着积极的意义。