初略探討風(fēng)電并網(wǎng)對主電網(wǎng)影響

     由于風(fēng)速變化是隨機(jī)性的，因此風(fēng)電場的出力也是隨機(jī)的。風(fēng)電本身這種特點(diǎn)使其容量可信度低，給電網(wǎng)有功、無功平衡調(diào)度帶來困難。

    在風(fēng)電容量比較高的電力網(wǎng)中，可能會產(chǎn)生質(zhì)量問題。例如電壓波動和閃變、頻率偏差、諧波等問題 ⑴。更重要的是：系統(tǒng)靜態(tài)穩(wěn)定、動態(tài)穩(wěn)定、暫態(tài)穩(wěn)定、電壓穩(wěn)定都需要驗(yàn)證。

    當(dāng)然，相同裝機(jī)容量的風(fēng)電場在不同的接入點(diǎn)對電網(wǎng)的影響也是不同的。在短路容量大的接入點(diǎn)對系統(tǒng)影響小。反之，影響就大。
    定量分析風(fēng)電場對主電網(wǎng)運(yùn)行的影響，要從穩(wěn)態(tài)和動態(tài)兩方面進(jìn)行分析。

    穩(wěn)態(tài)分析就是對含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)進(jìn)行潮流計算。在穩(wěn)態(tài)潮流分析中，風(fēng)電場高壓母線不能簡單視為 PQ 節(jié)點(diǎn)或 PU 節(jié)點(diǎn)。含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)對平衡節(jié)點(diǎn)的有功、無功平衡能力提出更高要求，要分別分析含風(fēng)電場電網(wǎng)在電網(wǎng)大、小運(yùn)行方式下，是否滿足系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行的各種約束。

    由于不同的風(fēng)電機(jī)組的工作原理、數(shù)學(xué)模型都不相同，因此，對不同類型風(fēng)電場的潮流計算方法也有所差異。對于異步發(fā)電機(jī)組組成的風(fēng)電場。采用風(fēng)電場、主系統(tǒng)分別迭代的方法：首先要設(shè)定風(fēng)速，取值范圍為風(fēng)機(jī)切入風(fēng)速到切出風(fēng)速之間。考慮尾流效應(yīng)，利用 RAHMAN 模型計算出各臺風(fēng)機(jī)輪轂處風(fēng)速。根據(jù)各臺風(fēng)機(jī)功率風(fēng)速曲線，計算出各臺發(fā)電機(jī)出力 P，以及整個風(fēng)電場 ΣP。再設(shè)風(fēng)電場的電壓初始設(shè)定值值 Uo，在不考慮風(fēng)電場內(nèi)部電壓損耗的情況下，所有風(fēng)機(jī)出口電壓都設(shè)為 Uo，從而根據(jù) Uo、P 計算出各臺風(fēng)機(jī)的無功功率 Qi 以及整個風(fēng)電場的 ΣQ。由于風(fēng)電場己經(jīng)計算出 P、Q，因此可視為 PQ 節(jié)點(diǎn)，代入主系統(tǒng)進(jìn)行潮流計算，得出風(fēng)電場電壓 U，將設(shè)定值 Uo 與計算值U進(jìn)行比較，修正設(shè)定值，重新重復(fù)迭代，直至計算收斂 ⑵。

    由雙饋異步發(fā)電機(jī)組成的風(fēng)電場：當(dāng)雙饋異步發(fā)電機(jī)恒功率因數(shù)運(yùn)行時，要先根據(jù)風(fēng)力機(jī)轉(zhuǎn)速控制規(guī)律計算轉(zhuǎn)差率 S，再計算風(fēng)電場發(fā)出或吸收的無功功率 Q，然后以 PQ 節(jié)點(diǎn)形式代入主系統(tǒng)進(jìn)行潮流計算迭代。當(dāng)雙饋異步發(fā)電機(jī)恒電壓運(yùn)行時，以 PQ 節(jié)點(diǎn)形式代入電力系統(tǒng)進(jìn)行潮流計算。在某個設(shè)定風(fēng)速的計算完成后，改變設(shè)定風(fēng)速，進(jìn)行新一輪的計算。

    從上述計算過程可以看出，穩(wěn)態(tài)含風(fēng)電場電力系統(tǒng)潮流計算的結(jié)果，實(shí)質(zhì)上是一個各風(fēng)速下系統(tǒng)的潮流計算分布情況表。其中風(fēng)電場零出力、最大、最小出力等3種情況需要著重關(guān)注。

    動態(tài)過程分析，一般采用仿真的方法。要考慮異步發(fā)電機(jī)、雙饋異步發(fā)電機(jī)等不同發(fā)電機(jī)的模型以及風(fēng)速、風(fēng)力機(jī)、槳距調(diào)節(jié)等環(huán)節(jié)，用仿真程序 PSS/E、PSCAD、Matlab/Simulink、PSASP 等進(jìn)行分析。分析的關(guān)鍵是各種風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型的選用。

    分析風(fēng)電并網(wǎng)對主電網(wǎng)的影響，還需考慮風(fēng)電場無功問題。風(fēng)電場無功消耗包括：異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)消耗，雙饋異步發(fā)電機(jī)和直流永磁同步機(jī)沒有此部分;風(fēng)機(jī)出口升壓變壓器，由于整個風(fēng)電場升壓變數(shù)目眾多，有成百上千臺，疊加起來數(shù)量不小；風(fēng)電場升壓變電站主變壓器消耗等。對于由異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成的風(fēng)電場，應(yīng)考慮電壓穩(wěn)定性問題。如有必要，可采用動態(tài)電壓控制設(shè)備。

 三、風(fēng)電并網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)影響