摘要：大规模的风力发电必须要实现并网运行。风电场接入电力系统的分析是风电场规划设计和运行中不可缺少的内容，是风力发电技术的三大课题之一。欧美的风电大国对风力发电的建设和运行已经有一些实际经验和技术规定，值得我们去学习借鉴。本文主要介绍风力发电并网对电力系统的影响。分析了大规模风电并网中的一些技术问题.

引言：

2005年，我国颁布可再生能源法，国家政策大力扶持风力发电技术发展，扩大风电发电容量，调查显示，国家政策对可再生能源装机补贴：风电600元/千瓦时，光伏20元/Wp。风电优惠上网电价 0.51~0.61元/千瓦时节能奖励200~250元/tce。

因此,我国风力发电技术迅速发展,风力发电容量不断扩大。我国风电装机连续4年翻番，全国风电装机容量由126万千瓦增长到1221万千瓦,世界排名由2008年的第四名升至第三名。2009年我国新增装机容量当年新增世界第一，累计世界第二全国共建设423个风电场，总容量达2268万千瓦，约占全国发电装机的2.6%。按照国家风电发展规划，2020年，我国风电装机容量有望达到1.5亿千瓦。截至2009年底，我国风电累计发电量约为516亿千瓦时，按照发电标煤煤耗每千瓦时350克计算，可节约标煤1806万吨，减少二氧化碳排放5562万吨，减少二氧化硫排放28万吨。

图1：2000年-2009年我国风电装机容量

大规模的风力发电必须要实现并网运行。风电场接入电力系统的分析是风电场规划设计和运行中不可缺少的内容，是风力发电技术的三大课题之一。欧美的风电大国对风力发电的建设和运行已经有一些实际经验和技术规定，值得我们去学习借鉴。本文主要介绍风力风电并网对电力系统的影响。本文主要介绍风力风电并网对电力系统的影响。分析了大规模风电并网中的技术问题。

1. 风力风电并网对电力系统的影响

随着我国风力发电容量的不断扩大，风电在电力中的比例也不断增大。风电并网容量增长迅猛，然而，大规模风电并网给电网也带来了很大的压力，风力资源丰富地区，电网往往较弱，风电场并入电网主要会面临以下一些技术问题：风力发电场的规模问题，对电能质量的影响，对稳定性的影响，对保护装置的影响等。

1.1. 风力发电场的规模问题

目前，我国正在进行全国范围的电网互联，电网规模日益增大。对于接入到大电网的风电场，其容量在整个电网总装机容量中只占了很小的比例，风电功率的注入对电网频率影响甚微，并不是制约风电场规模的主要问题。由下图可以看出，我国风能资源丰富和较丰富的地区主要分布在两个大带里：

u 三北(东北、华北、西北)地区丰富带。风能功率密度在200～300瓦/米2以上，有的可达500瓦/米2以上，如阿拉山口、达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁等、可利用的小时数在5000小时以上，有的可达7000小时以上。这一风能丰富带的形成，主要是由于三北地区处于中高纬度的地理位置有关。在达坂城、辉腾锡勒、锡林浩特的灰腾梁，均建有大规模的风电场。

u 沿海及其岛屿地丰富带。年有效风能功率密度在200瓦/米2以上，将风能功率密度线平行于海岸线，沿海岛屿风能功率密度在500瓦/米2以上，可利用小时数约在7000-8000小时。由于台湾海峡的狭管效应的影响，东南沿海及其岛屿是我国风能最佳丰富区。我国有海岸线18000多公里，岛屿6000多个，这里是风能大有开发利用的前景的地区。近些年，福建沿海地区大力建设了一大批各种规模的风力发电场。笔者有幸参与了部分风电场的开发建设工作。

这些风能资源丰富的地区，大部分分布在人口稀少，负荷量小，电网结构相对薄弱的地区，风电功率的注入改变了电网的潮流分布，对局部电网的节点电压产生较大的影响，成为制约风电场规模的重要问题。

图2：中国风能分布图

随着大规模风电场接入电网，电网运行控制出现了很大困难。据统计，受风电影响：蒙西电网锡盟灰腾梁风电基地沿线变电站220千伏母线电压全年维持在额定电压的1.1倍;新疆电网达风变110千伏系统电压长期在113千伏以下，为支撑110千系统电压，达风变220千伏母线电压不得不全年维持在238千伏以上，运行电压调整十分困难，也对输变电设备安全造成了威胁。

风电的原动力-风能，是不可控的，风力发电场是否处于发电状态以及出力的大小都决定于风速的状况，风速的不稳定性和间歇性决定了风电机组的出力也具有波动性和间歇性的特点。在现有的技术水平下，风力发电还无法准确预报，因此风电基本上是不可调度的。从电网的角度看，并网运行的风电场相当于一个具有随机性的扰动源，对电网的可靠运行造成一定的影响。由此可见，确定一个给定电网最大能够承受的风电注入功率成为风电场规划设计阶段迫切需要解决的问题。

并网风电容量的不断增加，使无条件全额收购风电的政策与电网调峰和安全稳定运行的矛盾逐渐凸显。为此，有关电网积极采取各种措施，最大努力接纳风电，同时积极与政府有关部门和发电企业进行沟通，在必要时段采取限制风电出力措施来保证电网安全稳定运行。但随着风电接入规模的进一步扩大，矛盾会愈加突出。

1.2. 对电能质量的影响

风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的，可能影响电网的电能质量，如电压偏差、电压波动和闪变、谐波以及周期性电压脉动等。电压波动和闪变是风力发电对电网电能质量的主要负面影响之一。影响风力发电产生波动和闪变的因素有很多：随着风速的增大，风电机组产生的电压波动和闪变也不断增大。并网风电机组在启动、停止和发电机切换过程中也产生电压波动和闪变。风电机组公共连接点短路比越大，风电机组引起的电压波动和闪变越小。另外，风电机组中的电力电子控制装置如果设计不当，将会向电网注入谐波电流，引起电压波形发生不可接受的畸变，并可能引发由谐振带来的潜在问题。

风电的反调峰特性增加了电网调峰的难度。据东北、蒙西和吉林电网统计结果，风电反调峰概率分别为60%、57%和56%。吉林电网由于风电接入，一年期间峰谷差变大的时间达到210天。由于调峰容量不足，吉林、蒙西电网都出现了低负荷时段弃风的情况。

风电的间歇性、随机性增加了电网调频的负担。风电出力与电网负荷表现出较强的反调节特性，如下图示：

图3：华北电网张家口地区风电对电网调峰的影响

根据统计，2008年2月到11月新疆地区风电在30分钟内出力波动超过9万千万达到347次，增加了电网调频的压力和常规电源调整的频次。风电随机性强、间歇性明显。波动幅度大，波动频率无规律性。