近年來,我國風電已經邁向快速發(fā)展的步伐。按裝機總容量計算,我國已經超過意大利和英國,成為世界第6大風電大國。大規(guī)模的風力發(fā)電必須要實現并網運行，然而由于風電自身的特點,大規(guī)模風電接入會對電網產生負面影響。由于風力資源分布的限制，風電場大多建設在電網的末梢，網絡結構相對薄弱，風電場并網運行必然會影響到電網的電壓質量和電壓穩(wěn)定性。由于風電本身具有不可控、不可調的特征，造成風電出力的隨機性和間歇性。而電網必須按照發(fā)、供、用同時完成的規(guī)律，連續(xù)、安全、可靠、穩(wěn)定地向客戶提供頻率、電壓合格的優(yōu)質電力。風電場并網的研究內容涉及到電能質量、電壓穩(wěn)定性、暫態(tài)功角穩(wěn)定性及頻率穩(wěn)定性等。本文主要介紹大型風電場并網對電力系統的影響及對策。 

　　一、大型風電場運行的特點 

　　1、風能的能量密度小，為了得到相同的發(fā)電容量,風力發(fā)電機的風輪尺寸比相應的水輪機大幾十倍。 
　　2、風能的穩(wěn)定性差。風能屬于過程性能源,具有隨機性、間歇性、不穩(wěn)定性,風速和風向經常變動,它們對風力發(fā)電機的工況影響很大。為得到較穩(wěn)定的輸出電能,風力發(fā)電機必須加裝調速、調向和剎車等調節(jié)和控制裝置。 
　　3、風能不能儲存。對于單機獨立運行的風力發(fā)電機組,要保證不間斷供電,必須配備相應的儲能裝置。 
　　4、風輪的效率較低。風輪的理論最大效率為59.3%,實際效率會更低一些,統計顯示,水平軸風輪機最大效率通常在20%~50%,垂直軸風輪機最大效率在30%~40%。 
　　5、風電場的分布位置經常偏遠。例如,我國的風電資源雖然比較豐富,但多數集中在西北、華北和東北“三北地區(qū)”。 

　　由于風能具有以上特點,使得利用風能發(fā)電比用水力發(fā)電困難得多。 

　　總之,風電的最大缺點是不穩(wěn)定,風電系統所發(fā)出的電能若直接并入電網將影響局部電網運行的穩(wěn)定性。 

　　二、大型風力發(fā)電場并網運行引起的問題分析 

　　風電場接入電網一般有兩種方式，一種是傳統的并網方式，單個風電場容量均比較小，作為一種分布式電源，分散接入地區(qū)配電網絡，以就地消納為主；另一種是在風能資源豐富區(qū)域集中開發(fā)風電基地，通過輸電通道集中外送，如歐美國家規(guī)劃中的海上風電和我國正在開發(fā)的內蒙古、張家口、酒泉和江蘇沿海千萬千瓦級風電基地。風電機組單機容量和并網運行的風電裝機規(guī)模越來越大，對系統的影響也越來越明顯。與小型風電場不同，大型風電場接入電網后，風電場對電網的影響已從簡單的局部電壓波動等問題發(fā)展到對電網調節(jié)控制(調頻調峰、經濟調度)、電能質量、電網穩(wěn)定等諸多方面。 

　　1、對電網調節(jié)控制的影響 

　　電網傳統的調度（發(fā)電）計劃的編制及實施，完全基于電源的可靠性、負荷的可預測性。當系統風電容量達到一定的規(guī)模后，風電的隨機性和不可預測性會給傳統的調度（發(fā)電）劃的安排和實施帶來問題。 

　　我國東南沿海地區(qū)風力資源豐富，隨大規(guī)模風電場接入其所屬電網，首先將帶來電網的調節(jié)控制問題。風電場的輸出功率曲線很重要，與風的大小、方向都相關。各地區(qū)風電場的輸出功率曲線會有差異，但對電網調節(jié)有利的特性情況較少見到，如輸出功率曲線與電網負荷特曲線性相近；而較多的情況是對電網不利的特性，如：①午夜時段輸出功率較高，而此時電網處在低谷時段。午后時段輸出功率很低，而此時電網處在高峰時段。②最高、最低出輸出功率差一般較大，可能在50％以上。③基本無調節(jié)能力，且其功率呈頻繁波動狀態(tài)。這樣，其輸出功率特性對電網負荷曲線在非高峰時段成為“反調節(jié)”性質，即增加了電網的峰谷差，加大了對電網調峰調頻能力的要求，從而增加了電網調節(jié)控制的難度。 

　　電網狀況也不樂觀。①沿海各大區(qū)域電網(如華東、南方等)均屬千萬kW級或億kW級，按理接納目前規(guī)模的風電應無問題，但實際電網雖名為“統一調度”、而從調節(jié)控制角度而言更多的是“互聯”性質，即屬分塊(地區(qū))控制性質：系統的調峰及頻率調節(jié)控制按統一規(guī)則將任務分配到塊(地區(qū))、考核到塊(地區(qū))；考核一般又與經濟利益掛鉤。這樣，具有地區(qū)性質的風電場的接入將由該塊(地區(qū))電網承接、消化。②地區(qū)電網的承接能力決定于該電網的具體情況，對以火電比重較大的電網如上海、山東等，調節(jié)能力差，承接能力就較小。對大受端的上海電網而言，因多種原因今后接受區(qū)外來電的比重將越來越大，如25％及以上；一般區(qū)外來電的調節(jié)性能又較差；更增加了電網調節(jié)控制的難度。③大城市國際化的步伐加快使地區(qū)負荷特性向負荷率更低、峰谷差更擴大發(fā)展。作為“反調節(jié)”的風電場更增加了對電網的調節(jié)控制的壓力。 

　　風電場高峰輸出功率替代了電網常規(guī)能源機組，但因其“反調節(jié)”性質而使非高峰時段特別是低谷時段增加了對電網調節(jié)能力的要求。于是，電網原有調峰能力的余額，即調峰能力扣除負荷峰谷差后的裕量部分(特別在夏季)、其非高峰時段的電網調節(jié)能力余額，成為約束，決定了電網允許接入的最大“綜合風電場容量”。 

　　2、風電接入對電網電壓的影響 

　　由于風速為隨機變化的量，使得風電場的輸出功率具有波動性，風電機組的頻繁啟停、切換，產生電壓的波動、閃變，從而將影響局部電網的電能質量；風電場大量采用電子器件，給電網帶來諧波，如并聯電容與電抗元件發(fā)生諧振會放大諧波效應。必須重視和計算分析風電場造成局部電網的電壓波動、閃變和諧波污染問題。目前，由于風電場的規(guī)模較小，如上海、南澳電網等，大都在3％及以下，還不能構成重大影響。但隨規(guī)模的擴大，如在10％及以上時，通