风能作为一种清洁可再生能源，由于风力发电对环境的污染较小日益受到人们的青睐，但大规模的风力发电、大型风电场接入电网的问题也日益突显出来。本文就大规模风力发电接入电网，着重分析了带来的对电网电能质量、电网运行控制、系统稳定性等方面的影响，并就相关影响提出了相关建议对策。对于这些技术问题期待有更好、更完善的解决方案，促进绿色电网的建设。
引言
作为新能源和可再生能源的风能具有：资源丰富、可再生、可供人类永续利用；不含碳，对环境友好；分布广泛、有利于就地或分散利用等优点。近年来，中国风力发电经历了井喷式的高速发展，随着风电装机容量的不断增长，风电并网对主电网所带来的技术和经济影响越来越大。从环境保护和可再生能源利用的角度考虑，希望尽量扩大风力发电的规模，然而，风力发电是一种特殊的电力，具有许多不同于常规能源发电的特点。风电场的并网运行对电网的电能质量、电压稳定、电网安全等诸多方面带来负面的影响。随着风电场规模的不断扩大，风电特性对常规电力系统运行造成的影响也愈加显著，成为制约风电发展的严重障碍，由此提出了一系列值得关注和研究的问题。因此，为了更加充分地利用、开发风力资源，指导风电场的规划、设计和运行，深入研究大规模风电场并网对常规电网运行造成的稳定问题具有重要的意义。
大规模风电并网对电网的影响
风力发电是一种特殊的电力，它的原动力是风，然而自然界风的变化是很难预测的，风速和风向的变化影响着风力发电机的出力，由于这种功率的不稳定性，因此风力发电具有许多不同于常规能源发电的特点。风电场的并网运行对电网的电能质量、安全稳定，调节控制等诸方面带来负面的影响。
2.1 对电能质量的影响
谐波问题是风电并网引起的其中一个电能质量问题，风电机组产生谐波来源于三方面；①风力发电机本身产生的谐波；②当机组进行投入操作时，软并网装置处于工作状态，将产生部分谐波电流；③对于变速恒频风电机组，变流器始终处于工作状态，谐波电流大小与输出功率基本呈线性关系，也就是与风速大小有关。在正常状态下，谐波干扰的程度取决于变流器装置的结构及其虑波装置状况，也同时与电网的短路容量有关；谐波的产生增加了电网发生谐振的可能、增加了电气设备附件损耗、加速绝缘老化，缩短使用寿命、继电保护装置、自动装置不能正确动作、计量仪器失准、通讯异常等问题。
电压波动问题是风电并网引起的另外一个主要电能质量问题，随着越来越多的风电机组并网运行，风力发电对电网电能质量的影响引起了广泛关注。风电机组在变动的风速作用下，其功率输出具有变动的特性，引起风电场母线及附近电网电压的波动。风电机组并网运行引起的电压波动源于其波动的功率输出，而输出功率的波动主要是由于风速的快速变动以及塔影效应、风剪切、偏航误差等因素引起的。风电机组频繁的并网、脱网以及站内无功补偿装置的投切等操作对电网电压也频繁造成冲击。电压波动降低电网稳定性，可能造成电网电压崩溃。
2.2 对电网运行控制的影响
传统的常规能源发电，因电源的可靠性以及负荷的可预测性，使得调度发电计划的制定及实施得到保证。随着风电机组单机容量和风电场规模的增大，风电占电力系统发电总量的比例也逐年增加。风能因具有随机性、间歇性和不可调度性特点，使得目前风电场输出功率具有随机性。况且目前风电场的风功率预测系统预测精度低，调度发电计划的制定变得困难。
一般而言，我国风资源丰富地区经济一般落后，无法消纳大规模风力发电；且地区负荷特性常常与风电场风电功率特性相反，或称之为风电的反调峰特性，导致大规模风力发电接入电网后往往会增加电网调度的困难，需要电网留有更多的备用电源和调峰容量，来平衡风电场功率变动的影响。大规模的风力发电虽然降低了常规能源电厂的不可再生能源消耗，但又不可避免的增加电网带来的附加经济负担，增加电网运行的费用。
2.3 对电网稳定性的影响
风电机组常常采用不同于常规同步发电机的发电技术，在电网发生故障时，其暂态特性与传统同步发电机有很大不同。大量风电场并网接入，改变了电网中的原来的潮流分布，线路传输功率，使得电网暂态稳定性不断降低。风电场一般都处于电网的末端，且随着风电场并网容量的增大，当风电场发生设备故障后，对系统也将造成更大的冲击，特别是对于接入负荷水平低、电压稳定性较差的末端电网系统影响尤为明显。
3应对措施及建议
3.1 智能电网电压无功自动控制AVC系统
风电场按照调度并网协议，布置满足场站实际运行要求的无功补偿装置，且分组装设，并配置滤波器。根据调度统一安排，布置智能电网电压无功自动控制AVC无功控制系统 ，通过调度自动化系统采集各节点遥测、遥信等实时数据进行在线分析和计算，以各节点电压合格、关口功率因数为约束条件，进行在线电压无功优化控制，实现主变分接开关调节次数最少、电容器投切最合理、发电机无功出力最优、电压合格率最高和输电网损率最小的综合优化目标,最终形成控制指令，通过调度自动化系统自动执行，完成全网统一联调试验，实现了电压无功优化自动闭环控制。
3.2 提高风功率预测准确性
提高风电场宏观选址及风电机组微观选址精度、风功率预测天气预报、现场测风塔、电气后台实时数据准确性。完善场站及调度风功率系统的建设，并优化系统算法实时改进，来提高风功率预测精度。根据调度统一安排，布置智能电网电压无功自动控制AGC有功控制系统 ，能够自动接收调度主站系统下发的有功控制指令或调度计划曲线，根据计算的可调裕度，优化分配调节机组的有功功率，使整个电场的有功出力，不超过调度指令值。
3.3 改善网架、加强机组选型
改善网架结构，加快电网建设，使得电网建设跟得上场站建设。加强风电机组的选型，采用双馈变速机组，降低风电机组在暂态过程中对电网的冲击，且利用变速风电机组的动态无功支撑能力在暂态过程中及系统故障后电网恢复过程中支撑电网电压，保证区域电网的暂态电压稳定。采用具备低电压穿越的机组，保证风电机组在电网故障电压降低的情况下，可躲过机组保护动作时间，尽最大可能保持与电网的连接，保持并网发电，故障切除后恢复风电机组的正常运行，减少系统的波动，同时减少风机因脱网对电网的冲击。
3.4 完善保证体系，加强责任管理
对风电场的规划、设计、施工、验收、运行全过程进行全程管理，同时加快建设保障风电安全体系，规范电厂运行要求，完善双细则考核规则，配置合适的继电保护装置及保护整定，电站制定切实可行的运行管理方法，将责任落实到位。运行人员要定期进行专业的培训，当风电并网后如果出现故障能够及时对故障进行预案处理，避免电网发生较大的事故，最大程度的减少对电网的扰动，保障电网安全稳定运行。
结论
本文从大规模风力发电接入电网带来的影响，进行了深刻的分析，并提出了相应的解决措施及建议。风力发电作为一种绿色可再生能源有着改善能源结构，经济环保等方面的优势，必成为未来能源电力发展的重要趋势，现已成为全世界所关注的焦点。但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力，还需进一步改善其并网性能，降低风电并网对电力系统的运行带来的负面影响。因此，大规模风电接入系统存在问题的解决已刻不容缓。
