风电机组并网对电网稳定性的影响研究
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摘 要 当前风力发电并网容量正在不断增加，而风电并网的规模化则会导致电网稳定性受到影响，故，本研究对风电机组并网而导致的电压稳定性的研究是极具现实意义的。本文验证了DFIG所接入位置不同、電气距离不同的时候则会使得电力系统静态电压稳定性受到影响，当DFIG接入到重负荷区域的时候则能够大大的促进整个电力系统静态电压稳定性，当电气距离和主电网之间的距离增大的时候则会使得附近区域内、风电场静态电压稳定性降低。
关键词 风电机组；并网；稳定性；影响
通常来说，大型风电场处于电网的末端，其需要通过特高压电网建设来使得风电场送出能力的提升，但是虽则风电的迅猛发展，其已经远远超出了当前省公司自身的消纳能力，故其需要依靠电力市场来消纳，则应该进行全国性统筹和规划，这就需要保证全网电力平衡，实现风电的及时送出[1]。
1 风电机组并网导致电网稳定性问题的原因分析
DFIG并网运行表现为下面几个特点：
（1）当发电机和同步转速接近的时候，因为变流器控制则会使得频率、电压匹配、相位匹配，由于快速并网那么电网的冲击则较小。
（2）作为风力发电机其转速则会处于一定范围内进行负荷变化和风速的调整，以实现最大输出电能的保持。
（3）DFIG励磁电力是能够有效控制的，其通过对励磁频率的有效调整，则能够确保发电机实现恒定工频电力发出，当进行励磁电流的改变，则能够使得风电机组所输出的无功功率和有功功率进行有效的调节。
当进行大规模、远距离输送的时候，并网位置的电网是相对较弱的，再加上风电输出功率出现大幅度变化，故电网的稳定性运行则会受到影响。从当前阶段来看，风力发电机和常规同步发电机的动态特性是显著不同的，加上风机之间、常规同步发电机与风机动态耦合的增强，则会导致电力系统稳定控制难度增大，使得整个电力系统的安全稳定运行受到影响[2]。
2 不用并网位置对电网稳定性的影响
例如当在将100台2MW双馈风电机组的风电场接入到电网上，让其全部运行在恒功率因数控制的模式下，将功率因数设置到1.0，并将等值的200MW双馈风电机组作对比，这时候电网风电渗透率得到了3.2%，当将等效的DFIG并入到不同的节点的时候，系统就会新增加1节点，当其中的节点12接入到风电机组之后，电力系统中最小特征值则会明显的增大；这和节点强相关这一特征是密切相关的，当节点32的强相关特征减小的时候，特征值则变化不大。而节点21接入到风电机组之后，此特征值则会减小，别的特征值则出现了不同程度降低的现象，这就说明了当节点21接入到风电场当中的时候则会使得电网静态稳定性大大的减弱。
风电机组接入会使得电网系统模态特征值大小、参与因子发生变化，进而能够实现各个节点电压灵敏度实现改变。故DFIG不同的接入位置则在使得系统潮流分布改变的时候，使得区域间功率交换也实现了改变，而节点电压对无功功率所具有的灵敏度变化则无明显影响，故系统弱稳定区域则会出现转移的现象。在风电机组并网中薄弱区域、负荷中心一直以来均是电压稳定着重关注的内容，笔者在日常工作、文献资料的整理、上述研究成果可以得出DFIG在接入到负荷中心的时候，整个区域内的电网电压所具有的灵敏度则会明显的减小，而静态电压稳定性则会增强。当DFIG接入到系统当中最为薄弱的区域内，当其与临近的发电机节点电压灵敏度不断增加的时候，这个薄弱区域最小模态参与因子则会增加，使得整个电力系统稳定性不断下降[3]。
3 不同电气距离对电网稳定性的影响
这里面提到的电气距离指的是系统当中两个节点间相互联系的阻抗，其能够反映出电网当中两点联系紧密的程度，风电机组是通过线路、变压器和电网进行连接的，线路、变压器的电抗值就表示相应的电气距离，当变压器和电网距离增加的时候，则会使得节点增加。具体表现如下：
（1）当风电机组所接入的电气距离不断增加的时候则会导致最小模态特征值、机端电压出现变化。
（2）当风电机组输出的无功功率、有功功率不变化的时候，电气距离不断增加，最小静态特征值则会大大减小，因为线路上电压降落的加大，机端则会出现电压下降的现象。例如在实验的时候当某个节点接入双馈风机的时候，线路长为70KM，整个电力系统是较为稳定的。而我们发现另外的一个节点电气距离则更为敏感，线路距离为55KM的时候，机端的电压则不足0.75p.u.，整个系统处于失稳的状态。
通过上述分析，我们可以看到当风电介入负荷中心的时候，系统中能够确保电压稳定的电气距离可以达到40KM，当风电机组接入到较为薄弱的区域，电气距离则仅可以达到25KM。而在电气距离不断增大的时候，并网节点处电压灵敏度则会增大，这就说明了并为之处则是整个系统当中较弱的稳定节点。也就是说风机接入到薄弱区域实现静态电压稳定性降低的时候，电气距离的增大则会使得风电场电压稳定性、区域电压稳定性降低[4]。
4 结束语
本研究指出了风电机组接入到负荷中心区域则能够促进区域内电压稳定性的增加，当和电网薄弱区域接入的时候则会使得附近电场静态电压稳定性降低，这就会使得整个电力系统稳定性受到影响。当电气距离不断增加的时候，风电场、附近区域内的静态电压稳定性则会大大降低，若要改变此种问题则应该进行电压稳定性的提高。
参考文献
[1] 韩强.基于STATCOM的双馈风电场无功电压控制系统的研究[D].北京：华北电力大学，2013.
[2] 蔚兰，陈宇晨，陈国呈，等.双馈感应风力发电机低电压穿越控制策略的理论分析和实验研究[J].电工技术学报，2011，26（7）：30-36.
[3] 陈文广，刘明波.结合详细和准稳态模型的长期电压稳定全过程混合动态仿真[J].电工技术学报，2012，27（6）：242-251.
[4] 李培强，王继飞，李欣然，等.双馈与直驱风电机组的小干扰稳定性对比分析[J].湖南大学学报，2014，（1）：92-97.
作者简介
李明洋（1988-），男，中国黑龙江省人；学历：本科，助理工程师，现就职单位：内蒙古华电蒙东能源有限公司，研究方向：风力发电。
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