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摘要：风力发电是一种可再生、环境友好型的发电形式。由于风力发电的自身特点会对电网电能质量和运行安全造成一定的威胁，此外风电接入电力系统规模越大，威胁也就越大，因此研究风电接入对电力系统的影响十分必要。本文就风电接入电力系统可能造成电能质量下降、运行稳定性下降、损坏电能质量等问题进行了讨论，分析描述了风电对电力系统的影响并提出有效的解决办法。
关键字：风力发电，电力系统，风电接入，DFIG
一、引言
风力发电所依靠的发电资源是自然风，因此在资源节约角度的看风力发电是非常理想的发电形式。风力发电对自然风的要求也就是对地理条件和风力资源储量的要求，一般来说，自然风资源丰富的地方都是较为空旷的地方，也就意味着人口分布少，电网分布稀疏，而将风电接入电网将改变当地电网电力分布，这对局部电网的电压、电能、稳定性都会产生较大影响。此外，自然界中的风力是人为所不能控制的，风力发电的状态和发电多少都取决于风速情况，风速大小变化和间断性造成风电的波段性和间歇性，因此，将风电接入电力系统需要考虑其形式和接入规模。目前，对于风力发电的状态大小还无法通过技术手段预测，也就说风电是不可调度的。对电网系统来说，接入风力发电如同加入一个不可预知的扰动，这对电网系统的稳定性产生了较大威胁，因此需要对这些潜在的影响着重研究并提出相应的解决办法。
二、模型和仿真系统
（一）风电机组装置模型
目前风电机组的容量正在逐步提高，同时机组重量逐渐降低，即转换效率正在逐步提高。其中基于DFIG的变速风电机组转换速度较快以及风能使用效率较高，其使用的控制方式主要分为不变功率因数以及不变电压两种类型，目前在风力发电中已是主要的机组类型。
（二）仿真系统的使用
本文分析讨论的依据主要是我国一个大规模风电连入到电网系统区域，其和电网主网距离较远，并且电网构造不够坚固。其中机组容量400MW的大规模风电在电压提高到220KV时作为风力发电接入起点，通过两条电网线路输出电路，此外还有三个点将其电压转化为66KV连接到电网。
（三）风电场的规模确定
风电接入电力系统规模越大，对电网系统威胁也就越大，因此对接入的风力发电规模的计算确定十分重要。实际操作中，一般主要有以下两个参数来确定风电规模：
风电穿透功率极限=系统能够承受的最大风电场装机容量/系统最大符合*100%（1）
风电场短路容量比=额定容量（Pwind）/风电场和电力系统连续点的短路容量*100%（2）
以上两个参数的计算公式显示了电网中风电规模的大小，同时计算两个参数还需要系统分析风电接入电力网络后和其电力网络两者的相互作用，两个公式计算的角度不同，需要着重注意的是扰动因子和研究方法也不一样。
三、风电并入对电力系统的影响
（一）电压波动
将风力发电机组接入或者分离电力系统操作都是依靠自动装备或者人工操作来进行，会对电压、电流造成扰动，进一步影响功率的稳定性。此外，一个组别的机组或者两个机组状态变化也会造成功率波动，这些扰动都会造成公共连接点（PointofCommonCoupling）的电压变化。当电压波动程度较大时，则会出现明显的闪变情况，较短间隔内闪变的峰值和风速变化大小存在线性的正相关，此时如果闪变较小，则表明电网容量较大。
目前使用较多的恒速风电机组虽然价格较低、运行方式简单以及稳定较高，但是存在着风能资源使用频率较低、装置受力不平衡以及输出电力效率有较低频率等问题，如果想要使得风能资源充分得到利用，需要采用变速的风电机组。变速风电机组能够有效的减少电压波动的情况，同时还能减少速度不变风电机组产生的闪变。变速机组接入电网系统是造成的闪变值随着风速变大显示出正相关，即闪变值正大，这和恒速机组情况相同；不同的地方在于，变速机组在较长的时间间隔内能够稳定输出功率并且达到限定的数值大小，此外可以减少功率参数和电压的波动，从而保障了电网系统的电能质量。
（二）谐波问题
风力发电接入电网系统将会造成谐波问题。谐波有可能是风电机组自身的电子装置造成的，在恒速风电机组和电力系统相连时，电子装置和电力系统关联，在系统开启时会产生时间短、量少的谐波，影响非常小。而如果是变速机组，由于是将整个电流和逆变设备相连，会出现较为大的谐波污染问题。目前电子装置水平不断提高，谐波也正在逐渐减少。谐波的产生还有可能是机组的并联电容器和电流阻抗相互谐振产生的。
（三）潮流和电网功率损失
在电网系统中，电流输出通常都是通过发电厂进行的，也就是电网中所承载的电能通过电流输出网络向配电网转移。电流输出网路通常都是环状网络，电压较高，电能功率损失则较少。电流分配网络则是树状比较常见，分布稀疏，电压较低，电能功率损失较多。在将风力发电并入到发电系统后，当地所需的传输电量则会降低，也就减少了电力系统的输电压力，从而减少了电网整体的功率损失。
从目前的风电场现状看，并入电力系统的风力发电主要有两种方式：一是经过330KV（220KV）升压变电站集中并入到330KV（220Kv）的高电压电力系统中；另一种则是采用分布式并入到110千伏的电网中。第一种方式可以并入容量较大的风电机组和输电线程较长的优势，同时还可以将一些电能在330-750KV高压电网传送到省外地区，输电电压较高，因此电网损失较少。因为要经过高压变压站，所以受变压站容量、网络稳定性等影响，在风力发电的电场有时会出现不使用风力、限制电的状况。第二种由于将风电接入电网采用分布式，相比第一种接入容量、输送距离和容量能力都有所下降，电网损失较多；风力的调控性较低，因此电能大规模向其他较多地区传输困难，因此更容易促使风电的当地使用化，更有利于局部电力系统的平稳性运行。
（4）稳定性
风力发电依靠的是自然风力，然而自然风的风速、风力、风向是不容易达到精确掌握的程度的。一般来说风速收到阻挡物、空气密度、气压、地势地貌等方面的影响，风向则收到气压梯度、地形等方面的影响，因此风力发电也就受到相应的影响。风电的功率不仅受到风速的影响，同时还与当时空气密度有关系，风电工作机组在野外运行，将必不可免受到天气环境的影响。
四、结束语
随着我国经济水平和现代化建设的快速发展，运用自然界风力资源发电也越来越成熟。目前在电力系统并入风力发电还存在着较多问题，随着风电接入电力系统规模的增大，对电力系统造成的威胁也就越大，其中大规模的接入风力发电将造成远距离传输电网功率损失较大、增大风电场无用耗损以及对电力系统运行平稳性造成干扰等问题，只有较好的解决了上述这些问题，才能更好提高风力资源发电利用效率和加快风电技术发展。上述这些需要我们对风力发电技术和电力系统有着充分的研究，准确评估电网的发电稳定能力，分析风力发电的电能质量，在接入电网之前制定适当的调度计划和电压调控方案从而确保整个电力系统的平稳运行。
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