风力发电对电力系统的影响及管控.pdf

第2 0 期（总第5 5 1 期）风力发电对电力系统的影响及管控陈宏宇（华能黑龙江发电有限公司新能源分公司，黑龙江哈尔滨摘要：在新时期，社会生产和经济发展对能源的需求日益增加，但是面对部分能源的不可再生性，开发和利用可再生清洁能源成为当下低碳、环保社会建设与发展的重要内容。可再生能源的合理利用不仅可以持续满足日常生产和生活对能源的需求，同时还能在利用的过程中避免对生态环境造成不良影响。基于我国经济社会发展对电力能源的巨大需求，清洁能源发电为满足我国当前对电力能源的需求提供了重要的支持。其中风力发电技术越发成熟，虽然在一定程度上缓解了我国的电力能源供应压力，但是同时也对电力系统造成一定的影响。因此，在各项政策的引导下发展风力发电还需要加强对风力发电技术的革新，降低风力发电对电力系统的不良影响。基于此，本文简单介绍了风力发电技术、分析了风力发电对电力系统的影响，并提出了相应的优化措施。关键词：风力发电；电力系统；影响；管控随着经济的不断发展，人们的生活水平得到显著提升，各项生产活动对电力能源的需求急剧攀升。虽然我国电力能源总量丰富，但是基于我国的人口数量，分摊到个人的电力能源相对不足。而我国的电力能源的产生主要依靠不可再生能源，不可再生能源的利用不仅会污染环境，同时资源储备量急剧减少。在这样的背景下，我国颁布了很多有关能源开发、能源发电的文件，想要依靠可再生能源替代不可再生能源发电，满足社会生产与经济发展对电力能源的需求。而科学技术上的发展，让风力发电成为现实，借助风力发电在一定程度上缓解了电力能源紧张的问题，但是当前我国的风力发电技术正处于发展阶段，所以借助风力发电对电力系统的影响是客观存在的。基于此，革新风力发电技术、强化风电技术和电力系统管控，从而减少风力发电对电力系统的不良影响势在必行。一、风电技术概述及现状分析从资源的储备情况来看，风能资源的储备量极为丰富，利用风能发电将有效缓解我国能源紧张的局面，同时减少能源应用对环境的污染。利用风能发电便是将风能转化为能够驱使电机的机械力，再经过电厂对能量的转化形成电量!。随着能源应用范围不断扩大，对能源的需求也在不断攀升，但是不可再生能源储备不断减少，同时开发和利用不可再生能源会对环境造成一定的污染。面对环境和能源危机，我国积极倡导低碳、环保社会建设与发展。而可再生清洁能源因其环境友好特性、可再生性成功替代了部分传统能源的应用。从实际调研数据中可以发现，我国沿海地区和高原地区风能资源丰富，为我国的风能发电提供了丰富的资源支持，并且在一系新潮电子列风电产业政策支持下相关产业发展的规模和发展速度有明显的改变，在2 0 2 0 年我国的风电机组装机总量便已经达到1.5 亿kW。但是，我国风力发电依旧存在一些不足，主要体现在以下三个方面。（一）机组单机容量方面基于风力发电本身的特性，发电机组的单机容量对整体的效益和成本具有关键性的影响，而在风力发电技术革新过程中提高机组运行的效率和质量，降低成本投入一直都是电网行业和企业关注的重点问题。虽然在研究人员的不懈努力下，我国的风力发电机组单机容量已经达到1 0 MW，但是依旧难以满足当下对风电机组的运行需求，所以还需要加强对机组单机容量方面的研究，进一步提升机组单机容量，从而让风电机组容量能够与现实运转需求量相匹配。（二）机组设备控制方面风力发电机组运行的基础便是能够对机组设备进行有效的控制，从而确保发电机组可以稳定、高效运转。在安装风力发电机组时需要将风力资源、自然环境作为首要考虑因素，例如在高原地区、偏远山区、沿海地区，虽然风力资源丰富，但是具有较高的不稳定性，因此在这些地区发展风力发电就需要加强对发电机组的远程监控，通过远程监控技术的合理运用，在发现设备出现问题时可以在第一时间进行校正，从而让机组设备可以持续、稳定运行 2 。因此，电网技术人员需要注重对机组设备控制系统的优化设计，明确机组控制系统当前存在的不足，从而有针对性地解决当前控制系统中存在的问题，并将智能化、自动化技术应用到机组控制系统当中，提升发电机组控制系统的智能化和自动化水平。100机电设备150000)机电设备（三）机组安全性能方面风力发电便是将风能转化为电能，与传统发电能源相比，风力发电的优势非常显著，但是因为我国应用风力发电的起步时间较晚，正处于风力发电技术快速革新的阶段，所有涉及的并网技术、传输技术等多个方面还有很大的发展空间。同时，在风力发电实际运行过程依旧存在运行稳定性不足、机组暂停运行等各种问题，因此风力发电的安全性也需要进一步提升，相关技术人员需要加强对现存问题的分析，积极应用先进技术优化机组性能、提升运行的安全性和稳定性。二、风力发电发展面临的挑战虽然我国很多地区的风力资源丰富，在各种政策文件指导和扶持下风力发电规模进一步扩大，并且各种科学技术的发展也为发展风力发电提供了强有力的技术支持，但是从当前我国风力发电发展水平来看，还有很大的上升空间。目前我国虽然在积极建设风电场，但是建成的风电场中有大部分都处于闲置状态，并且整体的利用率偏低、维持运行的成本投入较大，所以我国想要大力发展风电还需要加强对风力发电技术的研究。具体的挑战主要包含三个方面：一是在内陆地区发展风力发电需要借助发电机，但是当前发电机的单机容量较小，发电量无法满足社会生活与经济发展对电能的需求，所以想要提升发电量，就必须增加发电机组，这就会导致大量土地资源被发电机组占用，造成土地资源浪费。二是在内陆地区发展风电存在明显的集中特点，且大多数风电场建设在城市周边，而城市中的高层建筑会对风向、风速产生一定的影响，继而影响到风电场的发电质量和总量。三是当前使用的发电技术经济性不足，在风力发电的过程中将重点放在的清洁和节能方面，以至于在实际发电过程中要投入更多的成本，而资金资源储备会成为阻碍风力发电的重要因素。三、风力发电对电力系统的影响(一)对风电场规模的影响当前，基于现实社会和经济发展对电能的需求，我国的电网规模进一步扩大，但是与其他类型的电源相比，风电场的接入容量在电网总装机容量的占比相对较低，所以对电力系统的冲击微乎其微。从我国风能资源的分布情况来看，西南部地区的风能资源相对丰富，但受地区自然气候和地域人口分布等因素影响，西南部地区的电力负荷相对较低，若是在西南部地区发展风力发电有极大的可能性会增加当前电力系统的负担，影响到其他地区的风力发电发展 3 。同时，西南部101新潮电子地区的风力能源与当地天气有非常紧密的联系，因此风能资源无法保证发电的质量。以上提及的因素都是影响风电场规模的重要因素，所以在发展风力发电的过程中，还需要加强对以上因素的分析，从而为风能发电规模的扩展提供支持。(二）对发电质量的影响风力方向是影响风力开发的主要因素之一，而风力方向改变会让汽轮机组在运行的过程中出现电压波动和闪变的情况，不断起伏和闪变的电压会直接影响设备电能质量，从而对设备运行的安全性和工作效率造成严重的影响。同时，风电机组在启动、运行和关停环节也会对电压造成直接影响，让电压出现起伏和闪变。另外，风电机组中的大功率电子器件的设置合理性、科学性也会直接影响到电力系统，若是相关电子器件的设置出现了错误，极容易让谐波电流进入电力系统中,让电压出现激变，继而引发一系列的后果。（三）对电网稳定性的影响从风电机组接入电网系统的位置来看，风电系统的接入点通常处于电网系统的末梢，以至于在向电网输送电力能源时会让电压的流向改变，同时在潮流分布上也发生相应的改变，最终致使风电技术影响到周围的电厂或者造成输电线路瘫痪。同时，风力机组直接向电网进行电力输送，会因为异步发电机组直接输电而吸收电网系统中的无功功率，而想要弥补风电机组损失的无功功率，就必须重视对动态无功补偿装置或SVG装置的优化设计 4 。随着风力发电规模的进一步扩大，风力发电机组对电力系统的不良影响也越发明显，且风力发电机组形成的不稳定因素也会加大对电力系统的冲击，若是没有行之有效的防控方案，电力系统出现混乱的风险极高，破坏电力系统的稳定性，以致无法为生产活动开展提供高质量、稳定的电力能源，影响经济发展和人们的生活质量。（四）对保护装置的影响应用风力发电必须借助风力发电机组的支持，由于所用的机械设备受风力的影响较大，所以电流会对机械设备的接触器造成不同程度的损毁。为了让风力发电机组的机械设备能够正常发挥其效能，在日常维修和养护发电机械设备时就需要重视对重点装置的检修，及时更换已经出现问题的装置，在有需要的时候便能够进行电流补偿工作，但是这也使风力发电机组与我国电力系统之间会出现电力互流的情况。若是风力发电机组的控制系统在设计时没有考虑这方面的问题，有极大概率会损坏原有的保护装置，让保护装置第2 0 期（总第5 5 1 期）第2 0 期（总第5 5 1 期）的功能无法正常发挥。四、电网系统当中提升风力发电效果的优化措施（一）合理设计风力发电规模风力发电规模不仅影响风电在电力系统中的供能占比，而且会对电力系统造成直接的影响，而想要解决风电规模问题，就需要对当前的风电能源分布、利用情况进行系统性讨论。从当前对风能开发面积的讨论情况来看，主要还是围绕以下两个指标开展的讨论：一是风能穿透功率极限比，二是风电场短路容量比。风能穿透功率极限比这一理念当中必须考虑风电穿透功率、风电场装机容积以及系统总负荷之间的关系，明确三者之间的关系之后便可以计算出风能穿透功率，而功率的最大值可以直观地体现最大风电场的装机容积 5 。（二）升级发电厂电能质量电能质量会直接影响生产活动开展的质量和效率，以及人们的日常用电安全性和稳定性。基于此，人们对发电厂的电能质量提出了更高的要求。为了满足发电厂电能质量升级要求，就需要落实好以下几项工作：一是注重对电网结构的优化升级，电网工作人员需要加强对连接电源和负荷点的电网结构的深人分析，从而确保供电项目的可靠性。二是电网工作人员需要借助先进的信息技术和设备找出当前电网系统运行过程中存在的问题，并采取有效的解决措施，全面升级组合结构。三是在落实以上工作的过程中也为交流同步电网的优化提供新的途径。通常情况下，为了强化直流线路的稳定性，需要做好发电机同步交流电网同步运行工作。四是工作人员需要合理利用双向晶管装置集中解决问题，从而降低风电场并网对电网造成的冲击。(三）注重对电网稳定性的提升电力系统的稳定性直接影响供电质量，而发电机组的质量影响风力发电的效率与质量，为了确保风力发电的稳定性，提升电力质量，需要加强对发电机组的日常维护工作、加大资金投入、引进先进机组设备、科学合理地规划输电线路及其他布局工作，使输电线路与风力发电机组等布局相协调，提高设备运行的效率与质量，紧密结合设备与技术，做好质量控制工作，为电网的稳定运行提供重要保障。（四）注重对专业人才的培养人力资源在各行各业建设与发展中发挥着关键新潮电子性的作用，因此，在发展风力发电时需要注重对专业人才的培养和优秀人才引进工作的开展。为此电力企业需要不断完善企业人才引进机制，完善岗位福利待遇，吸引更多高素质人才加入风电发展与电力系统优化工作当中，为组建专业的人才队伍提供优质人力资源支持。同时电力企业也需要注重对电网专业技术人员的培训，通过邀请电力专家在企业内部开展各种专业理论培训与技术培训活动，让技术工作人员能够直接获得技术指导，从而让技术工作人员对风力发电和电力系统优化有更全面的认识，同时了解到更多先进的理论知识、掌握新的专业技术，从而提升工作人员的综合业务素质。另外，电力企业也需要注重对工作人员的管理，积极完善工作岗位晋升机制、落实岗位责任制和奖惩制度，让工作人员在各种规章制度的约束下认真履行自己的工作职责，同时树立终身学习的理念，不断突破自我局限、发挥自己的专长，为我国电力事业的发展贡献一分力量。四、结束语在能源可持续利用、生态环境可持续发展宗旨的指引下，大力发展可再生清洁能源是当代社会能源开发与利用的重点内容。风力发电在一定程度上缓解了我国电力能源、发电能源污染环境等问题，所以我国大力倡导清洁能源发电。风电技术不断发展，加上一系列政策引导让我国风电场的规模进一步扩大，但是电网建设对风电发展的制约作用也越发明显，因此在开展电网建设与优化的过程中需要注重对风力发电的规划，统筹好核电、风电、水电等各项电源，从而让电力系统能够更加可靠、安全，为社会发展与经济发展提供高质量、稳定、充足的电力能源，同时也为电力企业的社会和经济效益提供重要保障。参考文献：1胡春成.风力发电发展现状以及行业发展浅谈 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