探究風(fēng)電并網(wǎng)對電力系統(tǒng)調(diào)度運行的影響

劉玉良　何昌洋

摘要：隨著人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求導(dǎo)致能源枯竭和環(huán)境惡化，為改善地球環(huán)境，人們發(fā)現(xiàn)比常規(guī)能源發(fā)電更清潔且可再生的風(fēng)力發(fā)電機(jī)制。因此一場保護(hù)環(huán)境的能源發(fā)電機(jī)制的革命由此誕生。但是風(fēng)力和風(fēng)電機(jī)組的不可控性以及電網(wǎng)中系統(tǒng)的電能質(zhì)量成為了風(fēng)力發(fā)電革命的關(guān)鍵性問題。與此同時為輸電能力和輸電阻塞的風(fēng)電并網(wǎng)系統(tǒng)多區(qū)域協(xié)調(diào)調(diào)度提供了有力的發(fā)展依據(jù)。

關(guān)鍵詞：風(fēng)力發(fā)電;技術(shù)領(lǐng)域;深入研究

風(fēng)力發(fā)電、火力發(fā)電以及水力發(fā)電在科技日新月異的發(fā)展下逐漸成為了世界上的三大發(fā)電體系，其中風(fēng)力發(fā)電具有對自然環(huán)境無危害，取之不盡，用之不竭的特點，同時風(fēng)力發(fā)電也是最先進(jìn)的技術(shù)，最天然的發(fā)電方式。因此，風(fēng)力發(fā)電廣受各地電力企業(yè)的喜愛并成為了我國愿意付諸于全力去研究的技術(shù)領(lǐng)域之一。但是，隨著研究的推進(jìn)和發(fā)展使得一些關(guān)鍵性問題不斷涌現(xiàn)出來，例如風(fēng)速、風(fēng)力等不確定性因素對風(fēng)電并網(wǎng)之后系統(tǒng)運行產(chǎn)生的諸如發(fā)電系統(tǒng)頻率選調(diào)、電壓不穩(wěn)等不可忽略的影響。所以，為了從源頭處解決諸如此類的問題，我們有必要對其展開一系列的深入研究。

1調(diào)節(jié)風(fēng)電網(wǎng)頻率穩(wěn)定的不可忽略性

自電力領(lǐng)域發(fā)展以來，我們國家自始至終都以功率和電壓等幾個方面作為電力系統(tǒng)相關(guān)科研研究的重中之重，但是卻始終忽略了同樣起著關(guān)鍵性作用的頻率穩(wěn)定方面的諸多問題。社會生活日新月異，社會的發(fā)展變化就在我們周圍，面對日新月異的社會發(fā)展，由于人們對電力的需求不斷增加，隨之便導(dǎo)致了電力系統(tǒng)的頻率經(jīng)常出現(xiàn)跳頻等極大影響城市電力系統(tǒng)的安全性問題，這些問題就像一顆隨時影響城市經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨型炸彈。因此當(dāng)代風(fēng)電并網(wǎng)中的發(fā)電系統(tǒng)頻率問題必須作為重點進(jìn)行專業(yè)性的研究。普通情況下風(fēng)力發(fā)電的研究方法包括動態(tài)研究方法和靜態(tài)研究方法[1]。一般來說，動態(tài)研究方法研究過細(xì)，進(jìn)程緩慢，因此在解決電力頻率問題上不能很好的在現(xiàn)實生活工作中進(jìn)行應(yīng)用。但是靜態(tài)研究方法具有直接明了和快速評估的特點，因此更能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)頻率的穩(wěn)定性問題進(jìn)行深刻的剖析和研究，進(jìn)而滿足現(xiàn)實生活中的用電需求。

2關(guān)于風(fēng)電網(wǎng)系統(tǒng)頻率研究的重要價值

在現(xiàn)存的三種發(fā)電模式下水力發(fā)電及火力發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電相比較為穩(wěn)定。在三種發(fā)電方式中風(fēng)力發(fā)電因其風(fēng)力大小的難控性導(dǎo)致其在電力功率的輸出以及電力的強弱差值變化極其不穩(wěn)定等原因，從而使預(yù)期效果很難達(dá)到。隨著科技與社會的不斷發(fā)展，我國的風(fēng)力發(fā)電機(jī)不斷增加，逐漸形成了規(guī)模型的風(fēng)力發(fā)電網(wǎng)，同時也標(biāo)志著我國進(jìn)入了風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)展期階段，這也在很大程度上促使我國必須深入研究風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的功率和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在運行中的穩(wěn)定性。在科技突飛猛進(jìn)的時代，為使電力系統(tǒng)能夠安全平穩(wěn)的運行和使用。我們不難發(fā)現(xiàn)，風(fēng)力發(fā)電場本質(zhì)上是一種客觀存在的對電力系統(tǒng)的穩(wěn)定程度具有重要影響意義的關(guān)鍵干擾源之一。所以為達(dá)到資源利用的最大化，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定程度以及增強風(fēng)力發(fā)電極致的工作效率，我們必須將電力系統(tǒng)頻率的研究放在首要研究地位。

3發(fā)電機(jī)電壓與系統(tǒng)電壓頻率的差穩(wěn)定的研究

3.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)

其一，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)兼顧模塊化設(shè)計和研究周期短兩大特點。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組操作簡單方便，其完成單臺風(fēng)機(jī)的安裝、調(diào)試、啟動及最后投入使用僅需3個月時間。其二，風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)設(shè)備對土地的使用率不高且對所使用的土地?zé)o質(zhì)量要求。其三，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)系統(tǒng)以機(jī)器自動化為依托，可大幅度降低其對人力的需求。與此同時電力系統(tǒng)在運行中得到的效果也得到了明顯的提高，使無人值班的腳步又向前邁出了一個臺階，使電力系統(tǒng)效益的提高獲得了有力保障[2]。

3.2電壓穩(wěn)定性受到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)所產(chǎn)生的影響

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)在電壓穩(wěn)定的研究中有許多方法，其中控制量法具有較為高效、科學(xué)的顯著特點。首先通過建模（S=n1- n/n1，其中n代表轉(zhuǎn)子速度，n1代表同步轉(zhuǎn)速）研究電力系統(tǒng)工作情況，將變量設(shè)為S，與實際情況進(jìn)行結(jié)合，兼顧間斷性、隨機(jī)性的原則，將風(fēng)速、風(fēng)力、電網(wǎng)負(fù)荷方程式（f （x，u， p） =0，其中，u為控制變量， p為實際參數(shù)，x為狀態(tài)變量）靈活的運用并展開運算，將能夠得出的結(jié)論進(jìn)行對比。通過風(fēng)力的大小、電網(wǎng)本身能夠承受的負(fù)荷以及風(fēng)速等已知量進(jìn)行科學(xué)的比較，發(fā)現(xiàn)其均會影響到電壓本身的穩(wěn)定性，當(dāng)這些相關(guān)變量一旦超出其本身可承載的最大值，將會對電力系統(tǒng)造成極大干擾，最終導(dǎo)致其出現(xiàn)電壓不穩(wěn)等方面的問題，因此每一次實驗我們都需要小心謹(jǐn)慎。為能夠解決構(gòu)造風(fēng)電發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)系統(tǒng)的框架，擬訂合理科學(xué)的策劃案，解決風(fēng)力發(fā)電機(jī)組對電壓穩(wěn)定的負(fù)面效果，規(guī)范并糾正其技術(shù)在實踐中的應(yīng)用等重大問題我們必須整理和搜集對電力系統(tǒng)電壓產(chǎn)生影響的所有因素。

3.3電力系統(tǒng)頻率受到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)帶來的問題

作為始終是電網(wǎng)體系科研項目之一的電力系統(tǒng)穩(wěn)定程度一直倍受相關(guān)科學(xué)界的關(guān)注，此項目意在通過確保風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)戰(zhàn)略能夠科學(xué)有效的進(jìn)行同時保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定程度以及規(guī)避部分地區(qū)供電不足、供電不穩(wěn)和電力系統(tǒng)本身的低穩(wěn)定等情況。隨著人們?nèi)找嬖鲩L的物質(zhì)文化需求致使電力系統(tǒng)越發(fā)的不穩(wěn)定和其負(fù)荷只增不減，因此在眾多干擾源中風(fēng)力干擾源被列在首位，為了能夠有效的對電力系統(tǒng)變化情況進(jìn)行統(tǒng)計控制，使風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)對電力系統(tǒng)頻率的負(fù)面影響大幅度減少可以通過實驗分析法、快速評估法進(jìn)行更深一步的研究。技術(shù)工作人員通過各種與風(fēng)力測試有關(guān)的高技術(shù)產(chǎn)品，同時加以規(guī)范的實驗素養(yǎng)進(jìn)行操作，借用統(tǒng)計學(xué)方法對風(fēng)力、風(fēng)速以及不同負(fù)荷水平下探究風(fēng)力系統(tǒng)受到的影響將（風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)）電力系統(tǒng)的頻次變化情況的前后實驗進(jìn)行對比。實際研究開始后，通過諸多繁雜的實驗并通過風(fēng)速模擬機(jī)等專業(yè)的相關(guān)科學(xué)工具，最終得到了與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)和系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性的一系列相關(guān)研究結(jié)論。本次實驗的最大亮點在于將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)前后的數(shù)據(jù)以及系統(tǒng)頻率的高低進(jìn)行深入的探討;然后通過改變風(fēng)速的大小研究對電力系統(tǒng)頻率的影響度及其實際有效數(shù)值;最終，將風(fēng)速大小和風(fēng)力發(fā)電機(jī)的不同負(fù)荷作為不變量和可變量對整個發(fā)電機(jī)組和頻率帶來的問題[3]。

（1）在圖一中存在兩條曲線，一定條件不變的情況下，曲線1是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在并網(wǎng)前的一個系統(tǒng)頻率曲線，不難看出，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在并網(wǎng)后的頻率曲線圖則為曲線2。由圖可知在風(fēng)力系統(tǒng)并網(wǎng)之后頻率出現(xiàn)了不規(guī)則且劇烈的波動，而在并網(wǎng)發(fā)生之前其頻率無波動異常。

（2）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)之后，其它條件不變的情況下只改變風(fēng)速，其變化圖如圖二所示。

在圖二中不難觀察到，分別有在三種不一樣的風(fēng)速下測得的電力系統(tǒng)頻率波動程度的a、b、c三條曲線。從中可以直觀的了解到，雖然圖中三條曲線的頻率偏差不同，波幅程度有差異，但曲線的波動方式和走向基本上相同。所以我們得出結(jié)論，其它條件不變的情況下，僅改變風(fēng)速的大小，在風(fēng)力并網(wǎng)之后會產(chǎn)生一定程度的影響，且不同的風(fēng)速大小對其影響效果各有差異。

結(jié)語

綜上所述，電力系統(tǒng)發(fā)展趨勢為風(fēng)力并網(wǎng)，這就需要技術(shù)人員在熟悉風(fēng)力并網(wǎng)內(nèi)涵，并關(guān)注電力系統(tǒng)的頻率和電壓穩(wěn)定性的影響，在發(fā)生電壓震蕩的情況時，應(yīng)該及時的下發(fā)電網(wǎng)調(diào)度報告，以保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。而風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)由于其具有無污染、純天然的特點，在我國將來段時間內(nèi)其必超越其它發(fā)電系統(tǒng)方式及其產(chǎn)業(yè)模式。因此為使我國能夠強有力的發(fā)展社會科技，風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展就必須加以重視。

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