試析大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的影響

魯倫　張鵬　施大偉

【摘要】大規(guī)模的風(fēng)電接入電網(wǎng)在新時(shí)期起到了很大的作用，是一種頗具意義的重大選擇。本文主要針對(duì)大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的影響進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析與探討。

【關(guān)鍵詞】大規(guī)模風(fēng)電;接入;電網(wǎng)調(diào)度;影響

風(fēng)電作為一種高效的清潔能源，是一種常見的可再生能源，在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的大環(huán)境下，大規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為風(fēng)能資源豐富地區(qū)關(guān)注的重點(diǎn)。但是在實(shí)際上，大規(guī)模風(fēng)電接入會(huì)對(duì)電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行產(chǎn)生直接影響，所造成的凈負(fù)荷變化將會(huì)貫穿于電網(wǎng)調(diào)度的始終，因此應(yīng)該得到相關(guān)人員的關(guān)注。

1大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的影響

1.1對(duì)電網(wǎng)電壓系統(tǒng)造成的影響

在實(shí)際用電過(guò)程中，大規(guī)模風(fēng)電接入對(duì)電壓系統(tǒng)的影響主要取決于電場(chǎng)的規(guī)模以及風(fēng)電在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)中的比例大小。對(duì)于一般風(fēng)電場(chǎng)而言：風(fēng)電所占比例越小，其接入點(diǎn)對(duì)電壓的影響就越小，甚至很多時(shí)候電網(wǎng)的系統(tǒng)中的電壓是穩(wěn)定的。相反，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)在整個(gè)系統(tǒng)中所占比例越大時(shí)，風(fēng)電所產(chǎn)生的能量可能會(huì)引起電壓和電網(wǎng)系統(tǒng)的大規(guī)模波動(dòng)，這對(duì)于風(fēng)電設(shè)備和電網(wǎng)調(diào)度工作而言有一定的制約性，所以企業(yè)要根據(jù)實(shí)際電場(chǎng)規(guī)模進(jìn)行合理的風(fēng)電接入。

1.2對(duì)有功功率造成的影響

作為電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)的核心，有功功率的調(diào)度不僅會(huì)影響電網(wǎng)設(shè)備的運(yùn)行功率，同時(shí)還有可能造成電網(wǎng)系統(tǒng)安全故障，對(duì)此很多電力企業(yè)都會(huì)采用自動(dòng)調(diào)度控制（AGC）的方法進(jìn)行電網(wǎng)安全調(diào)度。但要注意的是，自動(dòng)調(diào)度控制由于缺乏有效的數(shù)據(jù)支持，很可能導(dǎo)致調(diào)度功率和頻率出現(xiàn)矛盾。通常我們最常見的問(wèn)題有風(fēng)電的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和電網(wǎng)負(fù)荷預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大差異，尤其是當(dāng)大規(guī)模風(fēng)電機(jī)組被接入之后，風(fēng)電的隨機(jī)性和不可預(yù)測(cè)性就會(huì)使整個(gè)有功功率的性能受到較大影響，這對(duì)于電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定是不利的。

1.3對(duì)電網(wǎng)調(diào)節(jié)量的影響

電網(wǎng)在運(yùn)行過(guò)程中，整體的負(fù)荷電量會(huì)隨時(shí)發(fā)生改變。當(dāng)電網(wǎng)的負(fù)荷出現(xiàn)驟降或是驟增情況時(shí)，電網(wǎng)臨時(shí)協(xié)調(diào)的風(fēng)力其負(fù)荷量和變化功率是不均衡的。而風(fēng)電接入電網(wǎng)調(diào)度之后，電網(wǎng)的協(xié)調(diào)動(dòng)作是可以配合完成風(fēng)電總變化方向和負(fù)荷電量的，這就是所謂的凈負(fù)荷轉(zhuǎn)變。但要注意的是，電力企業(yè)要根據(jù)風(fēng)電分布情況計(jì)算出電網(wǎng)調(diào)節(jié)量的大小，并且要掌握好凈負(fù)荷的散布規(guī)律，才能有效地把控風(fēng)電接入的調(diào)節(jié)量變化。將2019年作為探究對(duì)象得出，風(fēng)電場(chǎng)電網(wǎng)調(diào)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間間隔分別為：15min、30min、1h，而各時(shí)間段凈負(fù)荷的轉(zhuǎn)變量基本都會(huì)超過(guò)了負(fù)荷的有效轉(zhuǎn)變量，對(duì)于較低的轉(zhuǎn)變量會(huì)直接進(jìn)行累積，這也意味著風(fēng)電接入后電網(wǎng)的調(diào)節(jié)量隨之提升。

1.4對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響

在實(shí)際中，當(dāng)風(fēng)電的規(guī)模較小時(shí)，電網(wǎng)調(diào)度的整體功率和設(shè)備負(fù)荷是比較小的，對(duì)此電阻的電力損耗也會(huì)隨之減小，而將風(fēng)電接入電網(wǎng)系統(tǒng)之后雖然整個(gè)電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性得到了保護(hù)，但這也僅局限于小規(guī)模的風(fēng)力發(fā)電。對(duì)于一些規(guī)模較大的風(fēng)力發(fā)電而言，當(dāng)風(fēng)力的變化較大，其電能的電波就會(huì)大幅度增加，造成這一現(xiàn)象的主要原因在于風(fēng)力發(fā)電機(jī)會(huì)產(chǎn)生無(wú)用功變化，這樣大幅度的變化會(huì)對(duì)電網(wǎng)電壓的整體穩(wěn)定會(huì)帶來(lái)巨大沖擊。由此可以看出，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性與規(guī)模和接入風(fēng)電設(shè)備有著緊密的聯(lián)系。但還要注意風(fēng)力發(fā)電機(jī)的功率、型號(hào)，因?yàn)轱L(fēng)電接入電網(wǎng)的位置不同、設(shè)備型號(hào)不同、規(guī)模不同，其對(duì)電力系統(tǒng)和整個(gè)電網(wǎng)電壓造成的影響也是不同的，對(duì)此，企業(yè)一定要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行有效判定。

1.5對(duì)電網(wǎng)運(yùn)作設(shè)備的影響

大規(guī)模風(fēng)電接入電網(wǎng)之后，通常會(huì)對(duì)電網(wǎng)的調(diào)度、協(xié)調(diào)作用、負(fù)荷追蹤、機(jī)組開關(guān)等產(chǎn)生一定的影響。這時(shí)電網(wǎng)要加大一級(jí)備用設(shè)備的功率的均衡變化量，其目的在于有效控制風(fēng)電轉(zhuǎn)變系數(shù)，維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定。其次，風(fēng)力的轉(zhuǎn)變與風(fēng)場(chǎng)的地形、地段環(huán)境有直接的關(guān)聯(lián)，所以一般電網(wǎng)調(diào)度所需的一級(jí)備用都比較小。隨著大規(guī)模風(fēng)電接入后，電網(wǎng)的凈符合的預(yù)估值會(huì)有所增加，這代表風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)運(yùn)作設(shè)備有一定的影響。一年當(dāng)中，風(fēng)電的預(yù)估值是不斷積累的，長(zhǎng)時(shí)間下也會(huì)出現(xiàn)對(duì)消的現(xiàn)象。因此，在實(shí)際中企業(yè)要明確電網(wǎng)運(yùn)作設(shè)備在大規(guī)模風(fēng)電接入點(diǎn)的添加以及在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中的作用。其二，企業(yè)還可要通過(guò)簡(jiǎn)單的風(fēng)電調(diào)度預(yù)算誤差來(lái)尋找問(wèn)題散布原因，從而獲得傳統(tǒng)風(fēng)電調(diào)度結(jié)果。之后再將這些數(shù)據(jù)利用科學(xué)的手段依次運(yùn)用到實(shí)際的電網(wǎng)運(yùn)作設(shè)備中作為備用數(shù)據(jù)，這樣做的目的是為了有效提升大規(guī)模風(fēng)電接入后電網(wǎng)的備用容量，以便于后續(xù)的風(fēng)電銜接所用。

1.6對(duì)電網(wǎng)保護(hù)裝置的影響

為了保護(hù)整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的安全，一般的電力企業(yè)都會(huì)根據(jù)電網(wǎng)分布情況進(jìn)行保護(hù)裝置安裝，這樣做的目的在于電網(wǎng)在發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置可以及時(shí)切斷一切電路，避免大規(guī)模電力事故的發(fā)生。但是隨著大規(guī)模風(fēng)電設(shè)備的接入，電網(wǎng)保護(hù)裝置也會(huì)受到波及，尤其是當(dāng)裝置長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)作下，電網(wǎng)會(huì)引起電壓和電流的波動(dòng)，如果波動(dòng)太大，原有的保護(hù)裝置就會(huì)根據(jù)自身設(shè)定保護(hù)數(shù)值進(jìn)行線路保護(hù)。但由于電網(wǎng)設(shè)備都有一定的特殊性，所以根本不能全部更換。試想，由于原保護(hù)裝置的保護(hù)值較小，一些新型大型風(fēng)電設(shè)備運(yùn)作功率較大，一旦風(fēng)電接入電網(wǎng)進(jìn)行運(yùn)作原有保護(hù)裝置就會(huì)在裝置沒(méi)有出現(xiàn)故障情況下進(jìn)行誤判，這樣一來(lái)就會(huì)引起整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，這對(duì)電力企業(yè)而言是一種較大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，企業(yè)要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行電網(wǎng)保護(hù)裝置的安裝，避免由于保護(hù)裝置安裝不當(dāng)而給電網(wǎng)系統(tǒng)帶來(lái)一定的安全隱患。

2電網(wǎng)調(diào)度相關(guān)問(wèn)題整改措施

2.1加強(qiáng)天氣預(yù)估

首先，在實(shí)際的電網(wǎng)調(diào)度中，電網(wǎng)備用都是通過(guò)均衡預(yù)估誤差來(lái)確定的，但傳統(tǒng)情況下的備用是無(wú)法真正做到均衡預(yù)估的，尤其是對(duì)于極端天氣而言，天氣驟變不能反映近期的電網(wǎng)備用情況，這時(shí)就需要利用加強(qiáng)天氣預(yù)估，提前、多次對(duì)不同時(shí)段的天氣進(jìn)行預(yù)估，從而提升電網(wǎng)調(diào)度穩(wěn)定度。其次，還可以通過(guò)強(qiáng)化負(fù)荷預(yù)估誤差和強(qiáng)凈化負(fù)荷誤差來(lái)進(jìn)行電網(wǎng)安全調(diào)度，從而針對(duì)極端天氣做出有效的應(yīng)急預(yù)案。

2.2提高電網(wǎng)電壓的安全性和穩(wěn)定性

首先，電力企業(yè)可以應(yīng)用二級(jí)電壓控制系統(tǒng)對(duì)整體電網(wǎng)進(jìn)行安全把控。要知道風(fēng)電大多是采用自然風(fēng)力進(jìn)行發(fā)電，自然天氣變化幅度越大電網(wǎng)電壓的波動(dòng)幅度就會(huì)越大，這對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)而言非常不利。但是如果采用二級(jí)電壓系統(tǒng)，就可以通過(guò)樞紐節(jié)點(diǎn)減少外界因素對(duì)電網(wǎng)電壓的沖擊，這樣一來(lái)電網(wǎng)調(diào)度的壓力就會(huì)變小，其電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性就會(huì)提高。其次，可以有效地提升電場(chǎng)風(fēng)機(jī)的低電壓穿越力，要知道風(fēng)力不足的情況下，電網(wǎng)電壓的供電能力就會(huì)減弱，電流輸出能力也會(huì)出現(xiàn)不足以及電力機(jī)組運(yùn)轉(zhuǎn)出現(xiàn)一定的運(yùn)行故障，這對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)而言具有較大的危害，對(duì)此，企業(yè)一定要不斷地提升電場(chǎng)風(fēng)機(jī)的低電壓穿越力，保證電網(wǎng)系統(tǒng)可以在安全、穩(wěn)定的環(huán)境中運(yùn)行，從而最大限度地降低電網(wǎng)系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)。

結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段大規(guī)模電網(wǎng)接入已經(jīng)成為不可避免的發(fā)展趨勢(shì)，因此對(duì)于工作人員而言，需要進(jìn)一步把握電網(wǎng)接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)度的影響，及時(shí)提出應(yīng)對(duì)措施，這樣才能最大程度上保證電網(wǎng)安全。

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