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摘要：现阶段，我国风力发电技术不断提升，发电规模日益扩大，在电力系统中所占比重明显增加，为了保证风能运用的高效性与合理性，各地纷纷开展了大规模风电并网工作。但是在并网开展过程中，对电力系统稳定性和电能质量造成不利影响，电力部门应采取有效措施，提升电力系统运行的稳定性。基于上述背景，本文简要概述了大规模风电并网引起的电力系统稳定性问题，并探讨了有效的解决措施，以期能为电力系统发展提供有效的借鉴经验。
关键词：大规模风电并网；电力系统；运行稳定问题；对策
风力发电具有储量大、可再生和污染小等优势，日渐成为我国电力系统发展的重要推动力，在具体发展过程中，我国应采取有效措施推动风力发电实现规模化发展，其中大规模风电并网发挥着重要的作用，能够有效协调大规模风能接入后电力系统的安全性。但是风能具有明显的随意性和间接性，导致电能场有功出力波动性较大，从而在大规模风电并网后会影响电力系统的稳定性，因此相关电力部门必须采取有效的应对措施，在进一步发挥风能的作用的同时，保证电力系统的稳定性。
1.大规模风电并网引起的电力系统运行稳定性问题
电力系统运行过程具有电压稳定极限值，从而限制了风电场的最大装机容量，若电网规划同风电规划存在不协调情况，便会限定电网风能的接纳能力，从而严重影响电力系统的稳定性，导致电网出现多种不稳定问题，具体表现为如下方面：第一，调峰调频容量问题，通常情况下，风力发电系统不实施调峰操作，在并网过程中多应用软并网方式，但是在系统启动过程中，会出现冲击电流较大的情况。因此在大规模并网情况下，大量风电机组解列会严重影响电网运行稳定性。同时，当风速较大时，会增加系统有功功率的输入，导致风电场母电电压处于先增后降状态，扩大了电力系统和风电场之间的等值阻抗，使得电压处于明显波动状态，不利于电力系统的稳定运行；第二，无功电压问题，现阶段，我国风力发电系统中应用的风力发电机类型较多，其中以异步风力发电机应用较为广泛，其具有定速恒频特点，在实际运行中转速恒定，但是对风能转换控制不佳，因此在并网后会从电力系统吸收无用功，进而增加了电力系统的无功负担，降低了电力系统的稳定性；第三，电能质量问题，风电系统受外部环境和自身特殊性影响，其谐波污染较为严重，并对电网电能质量造成不良影响。其中尤以变速风力发电机影响最为严重，在运行中需接入电力系统，且在具体操作时需使用逆变装置和整流装置，从而增加了谐波污染的可能性。
2.大规模风电并网引起的电力系统运行稳定性问题解决对策
2.1采取有效措施解决调峰调频问题
大规模风电并网对电力系统调峰调频容量提出了更高要求，使得调峰调频难度不断增加，对电力系统稳定性造成严重影响，为了解决这一问题，相关电力部门应采取有效措施提升调峰调频设备的容量。例如在我国某地区大规模风电并网过程中，采取如下措施改善调峰调频容量问题：第一，工作人员调整电网电源结构，在具体工作中减少风电机组数量，在电网中增加燃气机组和抽水蓄能机组，当需要接入新的风电机组时，必须合理控制其负载率运行能力，进而扩大调峰调频的幅度；第二，合理预测评估风电场出力情况，确保风电场出力预测的准确性，从而保证在电力系统调峰调频能力范围内进行大规模风电并网；第三，提升风电机组和其他机组协调性，切实提高风电机组的灵活性，保证其能够灵活进行关停和启动操作，并优化风电机组的发电曲线，以此更好地适应电网调节需求。此外，工作人员还可有效控制风电机组出力情况，以此达到降低电力系统负荷水平的效果。
2.2采取有效措施处理无功电压问题
风电场存在出力不稳定情况，无功电压问题较为普遍，对电力系统无功补偿提出了更高要求，为了保证电力系统正常运行，相关单位应采取有效措施切实解决无功电压问题。例如在某电力系统运行中，存在风电机组运行小时数较少问题，在机组满负荷发电时，线路潮流高于线路自然功率，增加了线路消耗的无功功率，针对这一问题，工作人员采取如下措施：在无风情况下，输电线路充电功率超过系统需要，可选择使用感性无功补偿容量。而当系统出力加大时，在补偿时则需要应用容性无功补偿容量。而对于在低压配电网中分散接入的风电机组而言，其供电能力稳定性较弱，为了保证其稳定运行，应提高风电场低电压穿越能力。
2.3采取有效措施提高电能质量
在大规模风电并网过程中，电能质量会影响电力系统运行的稳定性，其主要原因为风电场功率波动性较大，因此在具体问题解决过程中应结合电力系统实际情况，采取科学有效的解决措施。例如在某电力系统运行中，工作人员采取轻型直流输电并入电力系统的办法，构建VSC结构，此结构基于PWM控制技术，在具体操作时应用门极可关断晶闸管、电压源换流器和绝缘栅极昌体管。同时在此基础上形成轻型直流输电系统，有效解决分散电源接入导致的输电走廊问题，进而增强电压调节能力，保证系统的稳定性。同时，在具体操作过程中，工作人员还尝试了引入多种新型机组，具体包括双馈电机和变速恒频电机，使得风场大电机组具备承担无功控制、电压控制能力，从而缓解并网对电力系统的不良影响。
2.4科学合理地应用储能技术
在电力系统运行过程中，储能技术能够有效缓解负荷波动问题，从而增强电力系统的稳定性，将其应用于大规模风电并网过程中取得了良好的效果。但是现阶段，我国储能技术仍处于示范应用阶段，为了提高其应用效果，必须充分结合电力系统实际情况。例如在某地区大规模风电并网过程中，电力系统供电稳定性和充裕性受到挑战，针对这样的形势，相关部门尝试性选择了储能技术，其是一种利用可调度资源的技术，大规模风电并网对电力系统负荷跟踪备用和调频提出了更高要求，相应地在储能技术应用时，对其充放电周期进行了明确规定，将其设定在分钟至小时级别，基于上述要求，储能形式多选择镍镉电池、铅酸电池、锂离子电池和镍金属氢化物电池等。此外，大规模风电并网对电力系统中基荷机组组合状况提出了诸多新挑战，在这类问题解决时同样需要调节储能放电周期，具体级别可设定为小时至日级，较为适用的储能技术则包括：抽水蓄能、热能储能、钠硫电池、压缩空气蓄能和液流电池等。
结束语
综上所述，大规模风电并网对电力系统提出了更高要求，电力系统现有供电能力和设备运行情况很难满足大规模风电并网的实际需求，在具体运行中容易引起不稳定问题，严重影响供电的质量和安全，因此针对实际运行问题，采取有效的应对措施意义重大。在并网运行过程中，对电力系统造成的影响主要集中在调峰调频、无功电压和电能质量等方面，在具体解决过程中针对上述问题给予有效对策，并充分应用储能技术，有效缓解电网运行中负荷波动问题，促进电力系统安全平稳运行。
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朱月尧（1990.9-），男，江苏淮安人，西安交通大学电气工程与自动化工学学士，单位：国网江苏省电力公司淮安供电公司