关于风电新能源发展与并网技术的探讨

【摘 要】 随着节能环保理念的不断深入，对电网建设也提出更高的要求。现代电网建设中更侧重于不断开发与利用可再生能源，以风能为例，成为当前电网建设中的主要能源之一，但新能源利用下所带来的输电网安全运行问题也日渐突出，成为风能源利用中需考虑的主要问题。本文主要对风电新能源发展对电网带来的影响、风电并网性能改进措施以及风电并网技术发展趋势进行探析。

【关键词】 风电新能源 电网 并网技术 发展趋势

风力发电技术快速发展背景下，并网规模、单机容量都呈现出明显的扩大趋势，较多单机容量较大的发电机逐渐投入使用中。尽管这种风力发电比例的增加可满足新能源利用要求，但其应用下需充分考虑较多内容包括低电压穿越、电网调度规划、频率稳定性以及电能质量等。因此，本文对风电并网技术发展研究，具有十分重要的意义。

1 风电新能源发展对电网影响研究

风电新能源本身表现为风能稳定性不高、风能储存量少、能量密度小、风轮机效率低以及电网不可调度性等特点。以风轮机的运行为例，其以59.3%为风轮最大效率，但事实上，实际运行中的风轮机很难达到这一效率标准。有相关研究发现，对于垂直风轮机，其主要介于30%-40%的最大效率，而水平轴风轮机以20%-50%作为最大效率。由此可见，风电新能源利用中存在一定的问题。从电网受风电新能源的影响看，以电能质量为例，风力发电中易产生闪变与谐波污染问题。通常风力发电机组启动下，会有较大冲击电流产生，其直接影响配电网的可靠运行，加上风机塔影效应的存在，会使风机出力波动问题出现，一旦波动处于电压闪变频率内，便带来闪变问题。而对于谐波污染，其产生的原因主要表现在发电机电子装置、并联补偿电容器运行中，因谐振出现而造成谐波污染。此外，风电新能源应用下，对电力稳定性影响也极为明显，如风速扰动、三相短路故障、发电机线路开断等情况，都会使系统电压与频率出现波动。以电网调度受风电能源的影响为例，由于并网运行中，风电调峰容量有限，这样风电场整体运行都将受到影响，假若风电场功率问题难以被平衡，便需对风力发电功率进行限制。加上风电随机性、不确定性特征，更无法使电网运行成本、投资成本等得到保障。所以，风电新能源利用下，对整个电网的稳定运行都将造成影响[1]。

2 风电并网性能的改进措施

2.1 科学预测发电功率

风电接入下，较多如电网适应性差、调峰等问题日益明显，国内较多地区频繁发生风电场被限制出力情况。在此背景下，如何做好风电随机性的控制以及可调度电源的转换，成为风力发电需考虑的主要问题。现行关于发电功率的预测，常见的方法主要以NWP模型构建为，其可预测短时间内的发电功率，具体预测中，要求以NWP系统预测结果为依据，对天气数据如气温、气压、风向以及风速等进行判断，在此基础上结合风机周边情况，使机组轮毂高度相关信息被预测，最后配合相应的功率曲线，可使输出功率结果被推测出来。采用这种方式，对于以往不同天气条件下预测偏差问题，都能够有效解决，预测精度较高。

2.2 无功功率补偿

由于风力发电接入后，并网运行中将有电压稳定问题存在，此时对于该问题的控制应注意从无功功率补偿着手，一般风力发电中选用异步发电机，更易使电压稳定受到影响。因此，在解决电网稳定性问题中，可采取相应的措施，包括：第一，风电机组低电压的切除。当风电机组运行中出现低电压故障后，会自动停止运行，以此避免电网不稳定问题发生，需注意低电压切除中，应做好电网调控能力的分析。第二，将相应的补偿装置引入其中。如装置SVC，其对于系统暂态性的改善具有明显效果，有利于风电场安全容量的整体提升。一般装置选择中需综合考虑装置调节特性、风电场容量以及电网结构等。第三，将直流接入电网引入其中。国内较多地区在海上风电场建设中，便考虑以HDVC并网方案为主，可满足无功功率补偿要求[2]。

3 风电并网技术发展趋势

现代风电并网技术发展下，变化的趋势主要表现在发电机组与发电容量预测两方面。如发电机组方面，较多MW级大型风电机组将投入使用，即使风电设备以大型化为主，也不会增加风力发电成本。同时，较多微型、小型等分散式机组将投入使用，这些机组的应用对于分散区域难以供电等问题可起到明显的改善作用。另外，在预测风力发电容量方面，需做好功率的准确预测，具体预测的方法包括：第一，注重NWP模型的运用，使其在预报气象信息方面发挥重要作用，避免不同天气条件下功率预测出现偏差。第二，注重计算机技术、遥感技术的运用，这些技术能够对NWP模型分辨率进行改善，天气预测准确度由此得以提升。第三，功率预测中融入更多智能方法如模糊神经网络、小波分析等，利用其对预测模型进行改善，可减少功率预测中的误差。第四，在预测短时间内功率过程中，要求所选用的气象数据应具有实时性特征，以此使预测精度得以提高[3]。

4 结语

风电新能源的利用是现行电网建设的必然要求。然而风电新能源引入后，因并网运行中会带来较多弊病，如闪变问题、谐波污染问题以及电压稳定性等问题，要求做好风电并网性能的改善，可考虑从预测发电功率、无功功率补偿等方面着手。同时在未来风电并网技术利用中，应注意将更多分散式发电机组、功率预测先进理论与技术引入其中，这样才可使风电能源利用问题得以解决。

参考文献：

[1]张全成，张永明，林钧斌，孙斌.风电新能源发展与并网技术分析评价[J].上海节能，2011，03：19-23.

[2]兰忠成.中国风能资源的地理分布及风电开发利用初步评价[D].兰州大学，2015.

[3]刘乔.风电新能源发展与并网技术分析评价[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2013，06：276-277.