摘要：为了应对全球气候变化和满足清洁能源的需求，风力发电作为一种清洁且相对成熟的能源技术，在过去的几十年中得到了快速的发展。：风能是当前风能开发的热点之一，大规模风电场并网连接方式有交流和直流2种方式。对于风能利用，并网发电属于目前大规模风电场在风能开发过程中的最重要形式，因此学术界对于并网运行存在的各类型问题极为关注。基于此，本文章对大型风电场并网运行的若干技术问题研究，以供相关工业人员参考。
关键词：大型风电场；并网运行；技术问题
引言
近年来，在国家政策的指引下，风电产业发展迅猛，截至2019年末，全国并网风电容量已突破2亿kW，成为非水可再生能源第一大发电形式。风电场输电线路处于高地，夏天易遭受雷击，大风会引起导线和跳线的摆动或风偏，这些都易导致短路故障。
1风电场运行具体发电流程
在大型风力发电机设备运行过程中，风力通过轮叶持续带动轮毂进行旋转运动，持续由风能转换为机械动能。此外，轮毂装置借助风力发电机设备内部所配置传动装置持续将转子装置的机械动能传输到发动机转子，从而消耗机械动能以持续带动发电机转子进行转动作业，最终将机械动能转换为电能，电能再经由变换器接入电网，供应终端用电设备的运行。
2风场并网系统结构
我国风能和光能绝大部分都蕴藏在西北地区，而负荷又主要集中在中东部地区，所以不得不采用高压直流和柔性输电的方式把电能输送到中东部地区。高电压、远距离的输电系统通常表现为弱交流系统性质，具有较低的短路比。图1绘制了永磁风机接入弱交流系统的结构图。风电场有n个永磁风机，通过风电场升压变压器T接入公共连接点PCC处，与弱交流系统相连，实行并网，假设n个永磁风机具有相同的物理参数和运行状态。Z为风电场等值阻抗，Ｒ、L、C分别为弱交流电网的线路等值电阻、电抗和电容。
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3大型风电场并网技术存在问题研究
3.1电压波动与闪变影响
由于风电场在运行过程中存在较高的电能输出功率不稳定性特征，因此在各项风电发电机组运行过程中输出电能功率出现大幅波动问题时，会产生一系列连锁反应（机端电压与并网点电压受到影响影响出现波动），最终产生闪变现象（由于电网电压值稳定，因此在风电场输出功率出现波动问题时，会直接导致机端电压与并网点电压出现波动，并在波动程度较大时出现闪变现象）。而电能输出功率的波动幅度越大，闪变现象的出现征兆也会更为明显，这也是电网闪变影响问题的主要出现原理。
3.2馈线稳态电压
电力系统的运行过程中，电压的调节往往需要通过专有的设备来实现，比如，有载调压变压器分接头的改变、投切电容器，能够使得电压符合电力系统稳定运行的需求。风能并网以后，电力系统中的风能发电往往占据了较大的比例，这种情况下，当发电功率存在较大的波动时，电力线路中的负荷也会随之发生一定的变化，此时，如果依旧采用传统的调压方式，往往难以保障电压的质量。在电压调节过程中，必须要结合电力系统的运行需求，进行调压方案的改变，保障风能发电良好的电压控制效果。
3.3柔性高压直流输电交流不平衡运行
柔性高压直流输电（VSC-HVDC）交流不平衡运行时，交流母线电压的负序分量会引起直流母线电压二电网频率的脉动，从而导致风电场并网输出功率波动。并且，直流二倍频脉动通过直流线路传播到相邻换流站，影响相邻换流站的安全运行。当风电场VSC-HVDC并网时，其两侧均存在交流不平衡运行状况，因此对其两侧的风电场侧换流器(WFVSC)和电网侧换流器(GSVSC)需分别具备各自相应的应对控制策略。而在实际运行情况下，WFVSC和GSVSC各自运行控制目标不同，其相应的不平衡改善控制策略各不相同。
4大型风电场并网运行
4.1无功电压控制
风能并网条件下，无功电压控制的实施，能够在一定程度上实现良好的电能质量控制。当前，我国电力系统的无功电压管控方面，风能并网逐步朝着分区域、分层次与就地平衡的趋势发展。无功电压相关装置的管理上，相关部门需要结合电力系统电能质量的要求，科学进行无功装置的选择，保障多种无功设施能够实现良好的协调与配合，避免各种设备之间存在功能的差异性，将多个环节点电压控制在合理的范围内，保障在整个风能并网电力系统的运行过程中，这些无功装置、设备设施能够发挥其应有的作用，实现良好的无功电压控制，提升电力系统运行的稳定性与安全性。在风能并网电力系统无功电压的控制上，需要从以下方面来进行：①无功电压的管理与控制与功率计算之间存在着紧密联系，相关人员需要结合二者之间的关系，采用相关的无功设施内部响应机制，发挥静态与大容量调换设施的作用，将间歇性风能场中的无功电压加以科学管理，必要情况下，可以应用小幅波动的动态装置，提升风能并网电力系统运行的稳定性与可靠性。②将风能场站群管理与无功电压管理相结合，提高风能并网电力系统的电能质量。
4.2建设并网风电场全景监控系统
全景监控系统建设划分为五个阶段：第一阶段，提升风机数据采集能力。按照机组状态实时跟踪要求，确定需采集的遥信、遥测数据点，开放机组远程遥控功能，优化数据传输速率，建立稳定的数据传输链路。第二阶段，在场站侧部署集中控制终端。集中控制终端与交换机或数据服务器组网，汇集风机运行数据。通过数据比照、单机模拟等方式验证集中控制终端数据运算、逻辑判断和预定策略执行等功能。第三阶段，与调度主站建立可靠的数据传输。对于机组数量少的风电场，可直接通过RTU进行数据远传；对于机组数量多的风电场，为避免大量数据造成RTU负荷率超限，影响其他业务，应首先完成通信测试。如发现现有RTU设备不能满足传输要求，可向调度部门申请新增2M通道，通过DDF向调度主站传输数据。第四阶段，与调度主站进行数据核对。逐一核对机组上传数据，验证数据准确性和上传速率是否满足要求。数据核对无误后，接收调度主站下发的控制、调节指令，验证遥控、遥调功能是否满足闭环要求。第五阶段，进行监控系统整合。对现有电力监控系统重新归类，原则上划分为风机集中监控、升压站集中监控和生产辅助系统三个功能模组。
结束语
我国第一个大型风电场和互联网是本世纪最大的项目之一。为了确保网格生成更大、更顺利的发展，当今大型力场和网格技术需要不断发展。本文分析了我国大型风电场运行与其他国家风电场同时运行的特点和区别，提出了大型风电场和电网运行急需的主要技术问题。大型风电场和电网仍然需要不断评估经验，理论上和实际上所有可能的问题都需要有一种前瞻性的意识，这种意识已经做好充分准备，以便为我们社会的现代化作出更好的贡献，便利大型风电场和电网的运行。参考文献
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