风力发电对电网的影响

利用风力发电系统实现电网稳定供电近年来，随着环保意识的不断提高，风力发电系统作为一种清洁、可再生的能源装置逐渐受到人们的关注和重视。

利用风能转化为电能，不仅可以减少对传统化石能源的依赖，还可以降低对环境的污染。

然而，随之而来的问题是如何实现风力发电系统的稳定供电。

本文将讨论利用风力发电系统实现电网稳定供电的方法和挑战。

一、风力发电系统的工作原理风力发电系统是利用风力驱动风轮旋转，通过风轮和发电机的转动来产生电能。

风能的转化过程包括风轮捕捉风力、旋转并传递给发电机，发电机利用磁场感应原理将机械能转化为电能，并通过输电线路将电能输送到电网中。

二、风力发电系统的优点和挑战与传统的火力发电和核能发电相比，风力发电系统具有以下优点：1. 清洁环保：风能是一种可再生的能源，其利用不会产生污染物和温室气体，对环境友好。

2. 节约资源：风能是一种免费且无限的能源，不需要像化石能源一样耗费大量资源。

3. 灵活性：风力发电系统可以根据风力的变化来调整发电量，具有较强的灵活性。

然而，要实现风力发电系统的稳定供电还面临着一些挑战：1. 不稳定的风速：风速是影响风力发电系统发电量的关键因素，而风速的变化不可预测和不稳定，会导致发电量波动较大。

2. 电力脉动：由于风力发电系统的发电量不稳定，容易引起电力系统的负荷脉动，导致电网频率不稳定。

3. 电网接入困难：由于风力发电系统需要接入电网进行电能输送，投资成本较高，也需要满足电网的稳定性要求。

三、实现风力发电系统的稳定供电的方法为了实现风力发电系统的稳定供电，可以采取以下方法：1. 多元化能源结构：将风力发电系统与其他能源系统（如太阳能、水能等）相结合，形成多元化的能源结构，以平衡各种能源间的波动。

2. 线路规划优化：通过合理规划输电线路和发电场址，减少输电损耗，提高电能传输效率和稳定性。

3. 储能技术应用：利用储能技术，如电池储能、压缩空气储能等，将过剩的电能储存起来，在风速不稳定或需求高峰时释放储存的电能，保持电网的稳定供电。

风力发电接入电网对电网安全性的影响（电71李剑楠）摘要：近年来，风能作为一种清洁的可再生能源成为化石能源的最优替代品之一。

随着世界范围的风电大规模兴起，我国的风电也步入快速发展阶段。

然而，由于风电的随机波动性和其他与传统发电形式不同的特点，风电并网运行给电网的安全稳定运行带来了很大影响，尤其是随着风电穿透功率不断增加，风电对电网安全性的影响引起人们的高度重视。

关键词：风力发电，并网，安全性，稳定性，波动性，电能质量1.背景进入21世纪，世界范围的环境问题和能源短缺双重危机日益加深，开发利用新能源已经成为世界能源可持续发展战略重要组成部分。

风力发电是本世纪重要的绿色能源，是化石能源发电的重要替代能源之一。

目前，风力发电是最成熟且最具规模化发展潜力的可再生能源发电技术之一，且风能分布广泛，因此受到各国特别是能源消耗大国的重视。

近年来，众多国家正推动风力发电快速发展，装机容量所占比重逐年增加[1]。

1.1.我国风力发电现状我国幅员辽阔，海岸线较长，风能资源蕴含丰富。

根据气象部门统计资料计算，可开发陆地风能资源10米高度大约为253GW，可利用海洋风能资源大约为750GW，总可开发利用风能资源约为1000GW[2]。

我国政府高度重视开发利用风能资源，把开发利用风能资源作为推动环境保护、改善能源结构、保持社会和经济可持续发展的重大举措，并将风力发电作为风能资源开发和利用的最主要方式[1]。

从2004年开始，我国的风力发电进入了快速发展期，近年来风电特许权项目的实施以及2006年1月1日《可再生能源法》的颁布，极大地推动了我国风电的规模化和产业化发展[1]。

随着风电机组技术的发展以及中国政府对可再生能源事业的重视，有越来越多的大型风电场开始接入电网[3]。

为了更好推动我国风电事业的发展，有效利用内蒙古、甘肃、新疆等地区丰富的草原和荒漠资源，国家发改委提出了按照“建设大基地、融入大电网”的要求，在沿海地区和“三北”地区建设大型和特大型风电场，规划建设若干个百万千瓦级风电基地的发展目标，打造“风电三峡”，在其它地区，因地制宜发展中小型风电场[4]。

风力发电对电网的影响及对策作者：段钢陈玮来源：《城市建设理论研究》2013年第07期【摘要】风力发电作为一种新型的可再生能源，具有改善能源结构、经济环保等方面的优势。

通过分析风电场并网运行的特性及其对电力系统的安全、调度、电能质量和稳定性的影响，最后提出改善风电场运行性能的对策。

【关键词】风力发电电网稳定性质量中图分类号： TM315 文献标识码： A 文章编号：随着风电规模占全网容量比例的大幅增加，原有常规电源对电网运行的调整与控制能力被削弱；而风电电源很难像常规电源一样，执行系统的调频、调压任务和抑制系统的功率震荡，所以风电场接入电网技术、风电场对电网运行的影响等问题日益突出。

此外，风力发电功率输出随机性很强，波动很大且不可控，而且风电场大多建设在电网的末梢，网络结构相对薄弱，风电场并网运行必然会对电力系统的安全性、稳定性、电能质量、系统可靠性、电源和电网规划等方面带来一定的影响。

一、风力发电的特点风力发电之所以在全世界获得快速发展，除了能源需求增加，环保压力加大外，还因为风力发电本身具有独特的优点。

主要表现在：风电资源在风能丰富地区可就地开发利用，不存在运输问题；风能是可再生能源，清洁无污染；风电场建设施工周期短；实际占地少，对土地要求低；风电场运行简单；风力发电机技术比较成熟。

但与此同时，风力发电也有其自身的局限性，主要表现在：风能的能量密度小；由于风力和风向时常不稳，导致能量无法集中；风能不能大量存储；风轮机的效率较低；风机产生机械和电磁噪声，对生态环境有影响；风力发电机采购成本高，致使发电成本大幅度攀升；接入电网时对电网有不利影响。

二、风力发电系统的基本形式从机组结构上看，风力发电经过多年的发展，曾出现过多种类型。

图1是几种典型的风力发电系统拓扑，这些拓扑的区别在于使用的发电机和电力电子变换器以及有无齿轮箱。

图1 典型风力发电机组的拓扑结构图图1(a)是20世纪80年代到90年代被广泛采用的传统结构。

新能源发电对电网调度的影响有多大在当今社会，随着对环境保护和可持续发展的重视程度不断提高，新能源发电逐渐成为电力供应的重要组成部分。

新能源发电主要包括太阳能发电、风能发电、水能发电、生物能发电等，这些能源具有清洁、可再生的特点，对于减少传统化石能源的依赖、降低碳排放具有重要意义。

然而，新能源发电的特性也给电网调度带来了一系列的挑战和影响。

新能源发电的一个显著特点是其出力的不确定性。

以太阳能发电为例，其发电量受到天气、季节、时间等因素的影响，晴天时发电量较大，阴天和夜晚则几乎没有发电。

风能发电同样具有不确定性，风速的变化会导致风力发电机组的输出功率波动。

这种不确定性使得电网调度难以准确预测电力供应，给电力平衡带来了困难。

新能源发电的间歇性也是一个不容忽视的问题。

例如，太阳能在白天发电，夜晚停止；风能在有风时发电，无风时停止。

这种间歇性使得电力供应不稳定，需要其他常规能源机组进行补充和调节，以保证电网的稳定运行。

这就对常规能源机组的灵活性和快速调节能力提出了更高的要求。

新能源发电的大规模接入还改变了电网的潮流分布。

传统电网的潮流通常是从大型发电厂向负荷中心流动，而新能源发电的分散式接入使得电网中的潮流变得更加复杂和多样化。

这可能导致某些线路过载，而另一些线路则利用率不足，影响电网的安全稳定运行。

此外，新能源发电的接入对电网的电能质量也产生了影响。

由于新能源发电设备的电力电子变换装置，可能会向电网注入谐波和直流分量，导致电压波动、闪变等问题，影响电网的供电质量和电气设备的正常运行。

为了应对新能源发电对电网调度的影响，电力系统需要采取一系列的措施。

首先，加强电力预测技术的研究和应用，提高对新能源发电出力的预测精度。

通过收集更多的气象数据、采用更先进的预测模型和算法，尽可能准确地预测新能源发电的出力情况，为电网调度提供可靠的依据。

其次，提高常规能源机组的灵活性和调节能力。

例如，发展快速启停的燃气机组、采用储能技术等，使得常规能源机组能够更好地适应新能源发电的不确定性和间歇性，及时进行功率调节，保证电网的供需平衡。

2012年9月内蒙古科技与经济September2012　第18期总第268期Inner M o ngo lia Science T echnolo gy&Economy N o.18T o tal N o.268风力发电对包头电网的影响分析马永亮1,2(1.华北电力大学,河北保定　071003;2.内蒙古电力(集团)有限责任公司包头供电局,内蒙古包头　014030) 摘　要:风力发电在包头地区,相继并网投入运行,已影响到电网的安全稳定运行。

经过深入调查,分析研究了风力发电对包头电网的影响,即当地无法消纳、调峰困难和安全运行等方面的问题,提出了加快外送通道建设、与抽水蓄能电站相互配合以及加强规划与管理等解决措施。

关键词:风力发电;包头电网;消纳;调峰;安全运行 中图分类号:T M614(226) 文献标识码:A 文章编号:1006—7981(2012)18—0149—02 风能作为一种可再生能源,取之不尽,用之不竭。

利用风能发电不仅可以节省煤炭、石油等宝贵的化石能源,而且对环境不会造成任何污染。

目前,风力发电已成为我国实施节能减排政策、调整能源发展战略的一项重要内容。

在2012年的政府工作报告中,明确提出“要推进节能减排和生态环境保护。

优化能源结构,提高新能源和可再生能源比重。

”为实现优化能源结构、节能减排的目标,“十二五”期间我国非化石能源占一次能源消费比重将超过11%,比“十一五”末提高2.5个百分点左右,需要新增风电装机7000万kW。

2011年,我国风能利用居世界第一位,风电上网装机容量达到4700万kW,发电量700多亿kW・h,相当于少用3000万t标准煤,风电发展形势喜人。

但同时,由于风电负荷具有随机性、波动性等特点,大量风电负荷接入电网,不仅给电网的消纳和调峰带来很大压力,同时还会影响系统电压质量,对电网的安全稳定运行造成影响。

1　包头风电的发展情况作为内蒙古自治区西部的风力富集地区,包头市风能资源技术可开发储量2767万kW,约占自治区风能资源储量的12%。

大规模风电并入电网对电力系统的影响摘要：风力发电是可再生能源发电形式中技术最成熟、最具开发规模和商业化发展前景的，然而风电场的出力不可控，为配合风电场出力的频繁波动，需要其他常规发电厂出力及系统备用的频繁改变。

随着新能源风电总装机容量的增加，这些问题将会严重影响电力系统的安全性、可靠性、经济性等指标。

分析风电并入电网后对电力系统的影响对于新能源应用水平的提高和我国电力事业的发展都有着积极的意义。

针对于此本文就大规模风电并入电网对电力系统的具体影响进行了分析。

关键词：风力发电；电力系统；电能质量随着风力发电技术的快速发展和国家在政策上对可再生能源发电的重视，我国风力发电建设已进入了快速发展的时期。

我国风资源较丰富，但适合大规模开发风电的地区一般都处于电网末端，由于此处电网网架结构较薄弱，因此大规模风电接入电网后可能会出现电网电压水平下降、线路传输功率超出热极限、系统短路容量增加和系统暂态稳定性改变等一系列问题。

一、风电对电力系统电压的影响电压稳定问题取决于风电场及接入电网的无功特性。

由于一般风能资源丰富地区距离负荷中心较远，大规模的风力发电是无法就地消纳的，需要通过输电网远距离输送到负荷中心。

在风电场的风电出力较高时，大量风电功率的远距离输送往往会造成线路压降过大，风电场的无功需求及电网线路的无功损耗增大，电网的无功不足，局部电网的电压稳定性受到影响、稳定裕度降低。

随着接入风电容量的增大。

风电场从系统中吸收的无功功率逐渐增大，如果系统不能提供充足的无功，网内相关节点电压会逐渐降低。

电网的电压稳定极限限制了风电场最大的装机容量，在电网规划没有与风电规划协调时，往往电网接纳风电的能力不能适应风电规划的发展，接入的风电场容量受到电网自身条件的限制。

通过采用一定的无功补偿手段，可以增加电网的电压稳定裕度，提高风电场的最大装机容量。

如果在风电场中安装一定容量的无功补偿装置（如并联电容器组）来提高风电场并网点的电压水平，能够改善风电接人地区的电压水平，提高电压稳定裕度，增加风电场的最大装机容量。

小议风力发电并网技术及其对电能质量的影响【摘要】本文基于笔者的实际工作，分析了风力发电并网技术，随后对风力发电并网技术对电能质量造成的影响进行了详细分析，以最终保证风电场和电网能够稳定运行。

【关键词】风力发电并网技术电能质量影响在二十一世纪，风力发电为一类发展最为迅速的可再生能源，由于风电场具有的容量日益变大，对系统产生的影响日益突出，进行风力发电并网对电能质量的影响变为关键的课题，基于种种原因，其会给配电网造成谐波污染、电压波动以及闪变的影响，风电的随机性使发电及运行计划的确定有了难度。

该文重点分析了风力发电并网技术，还研究了风力发电并网技术对电网电能质量造成的影响，最后还探讨了电压波动及闪变的抑制办法。

一、风力发电并网技术的分析风电电源和电网电源二者在相序、电压频率、有效值以及相位、波形都相同或者大致相同，其即为风电机组的并网条件。

1.双馈异步发电机组并网双馈异步电机的转子经过变频器使用交流励磁，电机与电网间组成“柔性连接”，能根据电网电压及电流、发电机的转速，通过控制机侧变换器对发电机转子励磁电流进行调节，进而准确地控制发电机定子的电压，保证它符合并网条件，所以能于变速之下进行并网。

全部并网调节的过程通过转子变频器得以实现，不用外增硬件装置。

调节精度不仅高，并网冲击还不大。

2.异步发电机的并网技术当今，异步发电机的并网不仅包括降压、直接以及准同期并网方式，还包括晶闸管软并网以及捕捉式准同步并网方式。

对于降压并网方式，其于发电机和电网二者之间进行白耦变压器、电阻、电抗器的串联，进而减少并网之时的冲击电流以及电网电压降落的幅度。

当发电机进行稳定运行之时，要及时地由电路之中把接入的电阻元件除去，防止消耗功率。

对于直接并网方式，在并网之时，发电机的相序应相等于电网的相序，在异步发电机的转速大致达到同步转速的0.9到1.0的时候，便能自动并入电网。

对于自动并网的信号，测速装置能给出来，空气开关自动合闸并网得以完成。

风电并网对电力系统电压稳定性的影响程俊摘要：风电并网的不确定性对电力系统电压、频率稳定、电能质量等方面的影响十分特殊，给电力系统带来的负面影响已到了不容忽视的地步。

欧美对风能开发较早，也最先开始重视风电并网对电力系统影响的研究，以及对风电接入系统、风电预测模型、风电成本预估模型、大容量储能系统的开发。

近些年，我国对风力发电的技术研发也在人、财、物能方面给予多方面支持和鼓励，这更加坚定了对稳定现代化电力系统安全的坚强决心。

关键词：风电并网；电力系统；电压稳定性；影响1风电机组的并网运行风力发电机组的并网运行，是将风力发电机组发出的电能送入电网，通过电网中的输电线路把电能输送到千家万户，利用强大而稳定运行的电网解决了风力发电的不连续、电能的储存等问题。

1.1并网运行的方式风力发电机组并网运行分为恒速恒频并网运行和变速恒频并网运行两种方式。

其中恒速恒频并网运行方式目前已普遍采用，具有简单、可靠的优点，但是对风能的利用不充分。

目前大部分国内风力发电机组的属于水平轴恒速恒频发电系统。

这种类型的风力发电机组的转速随风速的变化的影响小，可看做保持恒定转速下运行。

1.2风电机组并网运行的特点我国风能资源往往分布在偏远地区，因此距离电厂及用电负荷中心较远。

风力发电与传统能源的发电具有以下特征：风速不是稳定不变的，因此风电机组发出的电能也是随风速波动，电能输出也就会不稳定；风电机组中的发电机形式多样，可以是异步发电机、同步发电机或是双馈感应发电机，因此，无功功率特性复杂，产生电网电压偏差；风能为不连续能源，风电场的有功功率和无功功率将随风速变化，风电场的输出功率波动范围大。

2风电场并网运行的特点和常规火力发电厂里面运行的发电机组不同的是，风电场里面使用的机组是由其独特的特点的：（1）风力发电机组中包含大量的换流器；（2）风力发电机组的动力来源于风能，不可控因素太多；（3）相对于常规电厂的同步发电机容量，风力发电机组单机容量很小。

浅谈风力发电利与弊纵观世界范围，能源形势不容乐观。

煤炭资源日渐匮乏，以目前的消耗速度来看支撑不到2050年；石油资源价格不断飙升，世界范围内的石油争夺愈来愈烈。

目前环境污染问题受到各国的普遍关注。

电能作为一种清洁可再生的二次能源得到大力发展，但是电能的生产需要消耗相当大的一次能源，因此寻找一种清洁的一次能源来发电就逐渐受到了普遍的关注，风力发电也就应运而生。

但是风力发电也存在这一些难以解决的问题，如风电并网对系统的影响以及风力发电的规划等问题。

1风能发电优势突出1.1风能发电对环境污染极小风力资源十分丰富，如用于发电可产生相当大的经济效益。

到达地球的太阳能的2%可转化成风能，以此来计，风能总量比水能更大。

有人统计过，只需地面风力的1%用于发电，就能满足全球发电量需求。

而且风力发电只需修建必要的风力发电装置即可，对生态环境的影响非常小。

发电引起的温室气体排放量，燃煤火电最严重，燃油火电次之，核电较少，风电最少。

核电虽然和风电的温室气体排风量差不多，但是核废料的污染问题目前还没办法解决，因此风力发电有着得天独厚的优势。

从经济角度衡量，风力发电优势更加巨大，可谓一本万利，只需前期建设发电设备和后期较少的维护费用即可，不像火电那样需要相当高的运行成本。

此外，火电、核电等热电设备还必须耐受高温高压，风电则没此方面的担心。

1.2风力发电在世界范围发展迅速由于意识到风力发电的巨大优势，世界各国都开始竞相发展风力发电，世界性的风电以前所未有的速度发展。

全球的风电在1999年已经达到了10000MW，而这个数字在2000年的时候就已经翻了一番达到了20000MW以上，2005年的时候又超过了30000MW。

欧洲风电发展迅速，占到了风电总量的2/3，北美则占到了1/5，亚洲只有1/8。

德国作为风电第一大国，风力发电总量是15688MW，占全国发电量的6.2%，占世界风电总量的33%。

目前风力发电量最大的是丹麦，风电总量已经超过了全国发电总量的10%。

分散式风电接入对电网的影响及对策摘要：近年来，电力行业发展迅速，根据国家相关政策和分散式风电的特点和优势，分散式风电必将迎来广泛的发展。

与此同时，分散式风电接入电网系统的技术还不成熟，接入电网后对电网的电压偏差、电能质量、继电保护、整体规划等多个方面造成了影响。

关键词：分散式风电；电网；影响引言“十三五”规划中对分散式发电提出了要求和预期，某地区有着丰富的风能资源，风力发电应用较广泛，具有巨大的开发价值，但是分散式风电对电网的大范围接入，会对电网的性能和状态产生干扰，针对某地区风电接入电网运行情况来看，需要采取相应的对策解决这些影响。

1分散式风电的相关概念1.1分散式风电场概念分散式风电场是由同一批风电机构成，通过不大于35kV的电压接入电网的统一整体，一般是由同一个开发商在固定的范围内统一维护和供电。

一般开发商会将分散式风电场的位置设置在距离用户较近的区域，并构造多点接入的拓扑结构，形成统一监控的并网形式。

1.2分散式风电有独特的优势在发电形式，一般采用风力和光能等其他形式综合发电，这样白天的光能和夜晚的风能能够形成互补，更充分地利用资源。

由于规模一般不是很大，所以所需要的投入资金、占地面积较小，适合电网不易通往的山地、海岛等地形复杂的偏远地区；在发电环节，分散式发电方式对风速等要求较低。

在输电环节，分散式发电方式输送距离较短，减少了线损，节约了成本。

消纳环节，分散式风电一般靠近用电负荷中心，就地并网就地消纳，因此分散式发电及并网是我国风电的发展的一个方向。

2分散式风电接入对电网的影响2.1分散式风电接入造成电网的电压偏差和电能质量问题2.1.1供电系统在不出故障的情况下，对分散式风电接入点的电压进行测量，获得的电压称为实际电压。

使用实际测量的电压和系统的标称电压相减，所得的绝对值除以系统标称电压得到的百分数，称为电压偏差，公式如下所示：2.1.2在电力系统中一般把系统所产生的电能的稳定性的衡量指标称为电能质量。

第３２卷第３期　２Ｏ１１年６月　电力与能源　２１３　

风电发展对我国电网运行可能造成的影响　胡传煜　（上海新能源行业协会，上海２００２３５）　

摘要：随着我国风电超常规的迅猛发展，２０１０年末全国的装机容量已达４　４７３万ｋＷ，超过美国而跃居为世　界风电装机第一大国。目前正在建设８个千万千瓦级的风电基地。通过简析风电发展对电网的主要影响，阐　述了这种影响是有限的，技术上是能够解决的。正在研发、试验和实施中的风电出力预报系统、低电压穿越技　术、风电场有功和无功控制系统，以及坚强电网和智能电网技术将大大降低这些影响。　关键词：风电；并网影响；电网安全　中图分类号：ＴＭ６１４　文献标志码：Ｂ　文章编号：２０９５一ｔ２５６（２０１１　Ｊ０３—０２１３—０４　

Ｂｒｉｅｆｌｙ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｉｍｐａｃｔ　ｏｆ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｗｉｎｄ　Ｐｏｗｅｒ　ｆｏｒ　Ｐｏｗｅｒ　Ｇｒｉｄ　Ｈ“Ｃｈｕａｎｙｕ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｎｅｗ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２００２３５，Ｃｈｉｎａ）　

近年来，全球的风力发电已进入一个迅速发　展的时期，风电技术已经成为具有商业化发展前　景的成熟技术并催生了一门新兴的朝阳产业，风　能有可能成为世界未来最重要的替代能源之一。　预计２０２０年全球电力的１２　将来自风电，世界　风电总装机将达到１２．３１亿ｋｗ。近年来在政府　的大力促进和支持下我国的风电产业迅速崛起，　装机容量连年翻番，２０１０年末累计风电装机容量　已达４　４７３万ｋＷ，已经超过美国成为全球风电装　机第一大国。预计在今后的一段时间内，我国还　将继续保持领先发展的势头，２０１５年将达到　９　０００万ｋＷ，２０２０年将达到１．５～２．０亿ｋｗ。但　是风力资源具有较强的随机性，风电并网运行可　能对电网产生一些不利影响。以前我国风电发展　规模很小，这种随机性对电网运行的影响不突出，　但是随着风电发展规模的日益增大，数十万千瓦、　百万千瓦级的风电场和千万千瓦级的世界超级风　电基地的不断出现，对电网的影响就可能会较大，　实事求是地分析这些影响及探索应对措施对于健　康地发展风力发电将是十分有必要的。本文的分　析将结合上海地区多年来风力发电的特点和实践　进行。　ｌ　风力随机性对并网风电机组出力和电　网频率的影响　风力的随机性一直被认为是推广应用风电的　主要障碍之一。风电机组因风速的随机性带来的　出力变化，将对电网的频率造成影响。正常天气　多数时间风较小时，风电机组的出力约为装机容　量的三分之一，出力变化的绝对值相对也较小，对　电网的影响也有限。但是当风的强度、移动速度　及方向变化较大时，就会对风机的出力产生不同　的影响。　１）阵性风的影响　阵性风对单台机的出力　影响很大，风电机组在几分钟内最大可以发生　５０％的变化。但对同一风电场的一群风机来说，　由于风从一端移动到较远的另一端是需要一定时　间，各风机的出力此起彼伏，减小了风电场总出力　的变化，风电场总出力曲线得到一定程度的“滤　波”，如果电网中风电场的分布范围越广、风机越　多，这种“滤波”作用就会越强。国外曾有研究指　出，从德国某区域１　５００台共３５万ｋＷ的风机总　出力统计来看，１　ｈ内的变化率为装机容量的１　左右，时间跨度越长变化率增大，可高达５０　。　这个结果表明，历时较短的阵性风对风电场的出　力影响较小。根据上海已投运的风电场实际运行　经验看，南汇风电场长３．６　ｋｍ，有¨台１．５　Ｍｗ　风机，由于风电场还较小，风电场的出力经常会有　３０　ｍｉｎ内５０％的变化幅度。如果电网中风电场　的分布范围有数十公里到几百公里，那么风电总　出力的变化幅度应当缩小。上海可利用传输到电　网调度中心的风电场实时出力数据，进一步分析　２１４　胡传煜：风电发展对我国电网运行可能造成的影响　探讨其规律。　２）夏季雷雨或强对流天气形成的大风影响　这种现象往往是局地性和短时段的，而且风速要　足够大，通常需达到２５　ｍ／ｓ（约十级风）才会使风　机停机，因此其影响范围和程度都非常有限，不会　对电网调度造成较大影响。在上海，经常发生南　汇在下雷阵雨，崇明却是艳阳天，甚至同在崇明岛　上，西边暴雨如注，东边风电场却若无其事。　３）大尺度气象现象的大风影响　大尺度气　象现象的大风，如台风、寒流等，目前预报还比较　可靠和及时，它对风电场出力较大的影响主要发　生在大风开始和结束时段，中间时段变化率相对　较小。据崇明、南汇风电场的实际运行观察，这种　大风从低出力开始增加到满出力，或从满出力开　始下降到低出力一般需要数小时，最快约２５　ｍｉｎ。　这种大风的移动速度缓慢，例如北方南下的冷空　气从崇明到南汇（风电场直线间距约６４　ｋｍ）通常　需约２　ｈ，台风通常移动速度在１０～３０　ｋｍ／ｈ左　右，因此崇明、南汇风电场所受到的影响会错开　２～３　ｈ，因此对电网运行影响会有所抵消。　由此可见，风的随机性带来的大规模风电场　出力变化并没有原先担心的那么大，在实际运行　中对电网频率的影响也比较有限，只要大电网有　足够的容量，这些风电是可以消纳的。国际上通　常认为，一般风力发电的容量占电网总容量只要　不超过１Ｏ　，风电场的并网运行对电网影响不　大。电网系统越大、风机地理分布范围越广，风的　随机性影响也就越平和，电网能够承受的风力发　电的容量比例，甚至可以提高到２０　以上。　据报道２０１０年４月８日，我国蒙西电网风电　当日电量占比已达到了１８．７　，功率占比可能更　高。在国外，２００９年德国风能满足了７　的电力　需求，西班牙已成功实现占１５　，丹麦２００７年就　已达到２５　，美国计划２０３０年风电提供２０　美　国电力的目标。根据国家电网公司统计，２０１０年　全国风电机组平均利用小时数为２　０９７　ｈ，特别是　蒙东、蒙西、吉林、黑龙江，风电发电量占全社会用　电量的比例分别已达到２１．１％，８．７　，５．６　和　４．６　，这些地区的风能利用已经达到较高水平。　随着风电规模发展越来越大和技术进步，在　那些风电占比较大地区已开始采用风电场有功控　制系统，这种系统可以根据电网调度的要求限制　风电场总功率，按设定的优先顺序或一定比例限　制风机的运行功率，作为电网遇紧急事故、高周率　时调度调峰或控制输电线潮流的调度手段，当然　是为了最大可能地利用稍纵即逝难以存储的风　能，除非不得已应尽可能避免采用这种措施。　风电对电网调峰的影响应当放在同一周率的　整个电网（如华东电网）上来考虑。在未来十年　内，上海的风电规模占华东电网总容量的比例还　很小，因此对调峰影响还很有限，即使华东电网内　将来风电发展到千万千瓦，庞大的华东电网也还　是能够承受的。但目前华东电网内与各省网间的　调度出力考核还没有考虑风电的特殊性，对省网　调度还有不利于风电发展的障碍，将来风电发展　规模大了，应予整体考虑进行适应性修改。　为了控制风电机组出力变化对电网频率的影　响，理想的做法是事先掌握风电机组的出力变化，　这就要求能够预先知道风速、风向、空气密度的变　化情况。目前气象科技对大尺度气象现象（如台　风、寒流等）已经具有一定的预报能力，一般能做　到至少提前４　ｈ较精确的预报。但是小尺度气象　现象还不能精确预测，利用目前的气象技术不太　可能提前２４　ｈ精确预报某一个风电场的出力。　当然，目前上海电网中的风电总规模还很小时（如　只有十几万千瓦左右），风电场出力预报意义还不　大，但是当风电总规模发展到较大时（如到５０万　ｋＷ以上），并网运行的风电场出力预报就对电网　调节就会发挥作用。将来气象部门通过气象卫星　遥感实时数据和地面气象站有关实测数据，在超　级计算机上进行高精度（目前已可达１　ｋｍ　）的数　值气象预报，可提供各风电场未来２４　ｈ的逐时预　报风速、风向、空气密度等数据，电网（如上海电网　或华东电网）的调度中心可利用该风况数据和各　风电场上传来的运行风机的状态及预存的功率曲　线数据，由计算机迅速计算出各风电场未来２４　ｈ　的逐时预报出力和全网风电总预报出力，并可根　据需要实时滚动计算修正。这些数据实时显示在　调度员和有关风电场控制室的显示屏上，电网调　度员可在第一时间据此进行调频调度；风电场可　用实际数据核对和验证该预报的准确性，并向上　反馈，以利积累经验和修正预报软件。风电场出　力预报，使风力资源的随机性对电网影响的影响　减少到最小，作为一种前沿技术将在今后风力发　电的发展中得到广泛应用。　胡传煜：风电发展对我国电网运行可能造成的影响　２１５　２风电机组的功率因数对电网电压的影响　早期的定桨距和变桨距风机配套的是普通异　步电机，因此尽管配置了电容器补偿无功装置，但　风电机组在启动时还需从电网吸收一定无功，对　电网可能会产生一定的影响。现代变速风机采用　双馈发电机技术或直驱风机技术（目前上海已建　风机均为该类型），功率因数可在～０．９５～＋０．９５　的范围内调节，通过调节既可以吸收电网无功也　可向电网发出无功。不过，目前风机的功率因数　通常被风机控制程序固定设定为１，既不吸收电　网无功也不发出无功，虽然对电网电压不会产生　不利影响，但是其调节无功的潜力不能发挥作用。　随着风电场规模的扩大，风力发电这种调节无功　的能力将作为一种资源被电网充分利用，风电场　的无功控制系统也已成为风电发展的前沿技术。　好几年以前美国ＧＥ公司已经率先研发了风电场　的无功控制系统，这种控制系统可以根据电网电　压的情况自动控制风电场内每台风机的功率因　数，使电网电压更稳定，还可以减少电网的线损。　我国的国家电网也已要求大型风电场的设计和建　设能够安装无功控制系统。　３　电网故障引起的风机切机对电网安全　的影响　风机的自身保护系统通常很敏感，一旦电网　发生故障电网的周率变化超过±１　Ｈｚ时，或者风　电机组的瞬间电压低到额定电压的９Ｏ　，或者高　到额定电压的１０７％时，风电场的风电机组将在　０．１　Ｓ内全部解列，电网将突然失去这部分电源出　力。当电网恢复正常后，风机重新启动还需要过　一段时间，如检测电网电压连续５　ｍｉｎ正常、风机　变桨蓄电池测试正常等，甚至需要人到风机现场　复位后才能重新启动，有时这可能要花费数小时　才能完全恢复。当风电场规模较大并且电网电源　出力紧张时，风机切机和重新启动将可能给电网　带来一定影响，并且延缓电网恢复的进程，特别是　在电网无备用出力时，甚至可能需要负荷相应减　载（即拉电）。事实上，风电对电网影响中最严重　的影响就是这类情形。２０１１年２月２４日，甘肃　酒泉风电基地发生了一起“一般性电网电压波动”　事故，深夜０：３４，中电投酒泉桥西风电场３５　ｋＶ　馈线开关柜下侧的电缆头发生Ｃ相套管接地击　穿。套管接地１１　Ｓ后，事故演化为三相短路故　障，敦煌变３３０　ｋＶ母线电压瞬间跌至２７２　ｋＶ，酒　泉瓜州地区其他１０座风电场２９８台风机迅疾脱　网。风电出力突然下降引起系统电压升高，敦煌　变３３０　ｋＶ母线电压瞬间最高值达到３８０　ｋＶ，因　电压过高，瓜州另６座风电场的３００台风机也因　此脱网。事故最后造成５９８台风电机组（共８４万　ｋｗ）相继脱网，导致电网电压大幅波动，并波及甘　肃电网，威胁到了整个西北电网安全运行。　并网风机若采用了低电压穿越技术，一旦电　网发生瞬间故障，风机瞬间电压即使低到２０　，　这些风机在０．６２５　Ｓ内还可以不解列，一旦３Ｓ内　故障消除、电网的电压恢复正常后，风机也立即恢　复正常运行，这样不仅减少了风机停机的电量损　失，电网减少拉电的可能，而且对保持电网运行的　稳定和电网瞬间故障后迅速恢复起到很好作用；　若电网故障为永久性故障，电网速断保护正确动　作，迅速切除故障点，则与故障点直接相接的风机　会停机，而故障点以外的风电机组仍能继续正常　运行。采用低电压穿越技术有助于并网运行的大　风电场和电网运行的安全，已经在美国等一些发　达国家的风电场中成功应用。我国以前风电场较　小，大部分风机制造厂商和业主对此认识不够，大　部分风电场都不具有该技术。如果甘肃酒泉风电　基地的风机都能采用低电压穿越技术，并且电网　速动保护配置合理，就能正确动作切除故障点，避　免故障点以外的其他风电场风机的解列，事故对　电网影响也不会这样大。现国家电网也已对并网　运行的大型风电场的设计和运行提出了低电压穿　越设备改造的要求。