我国风力发电发展现状及并网关键技术解读

有功的问题比较具体，就是我们发出的有功和用的有功一定要保持平衡。关于无功的问题，我稍微解释一下，我们无功功率的平衡取决于方面比较多，因为有功功率产生的设备很简单，就是发电机，除了发电机就不能产生有功。可是产生无功功率的设备就比较多，无功功率有两种性能，一种是感性无功，一种是容性无功，发出感性无功正相对于系数容性无功，所以我们一般就以感性无功作为标准。什么设备能发出感性无功呢？我们的常规同步发电机组能发出感性无功，还有什么呢？所有的电容机都能发出感性无功，我们的线路也能发出感性无功，每个有线圈的设备，比如电动机、变压器都吸收感性无功，我们的线路看着是一条直的线路，它也有等值的电感，所以它也消耗感性无功。我们要把这些感性无功的圆能平衡，而且这个平衡不是全电力系统的平衡，是分层分区分电压等级的平衡。无功功率它不是一个能量，无功功率不对应着能量，比如有功功率的积分就是能量，而无功功率积分不是能量，所以它的量纲是伏安，但是它的单位我们不叫瓦，叫砝，大家无功功率的传输是消耗能量的，因为它也代表了电流在线路的运动，所以我们无功功率是不适合长距离输送的，一定要在一个层、一个电压等级或者一个区域里平衡。我们风电机组对于无功功率的需求也是不断变化，早期的水容发电机组是需要系统提供无功，后来我们在简单的水容风电机组里加装电容器补偿无功，所以它能够自己解决一部分问题，但总不能补偿的很好，所以有时候还会和电网产生无功交换，因为无功既不能多也不能少，所以吸收系统的无功不是好事，发出无功也不见得是好事，因为它要保持平衡。现在的双馈机组能够比较容易地做到在机端和外界的无功交换，可是风电场里还有电缆，还有很多的相变和组变，他们也会消耗和产生无功，他们在风电场的并网点，就是风电场升压变电站的高压侧，在这个地方还是和系统可能产生交换的无功。到底希望风电场是输出无功还是吸收无功？跟系统有关，如果所接的系统线路很长，到了夜间低负荷的时候，线路最低电容会产生很多的无功，所以希望风电场能够吃无功，而不是发无功，如果被接的系统是缺无功，就希望风电场发无功。

根据我们做的一些系统接入的情况看来，一个地区的电网究竟能够接纳多少风电场，是要进行无功方面研究的，比方说我们2004年的特许权项目，有一个通榆的项目，原定是10万千瓦，接入场里的变电站，后来一招标变成了两期20万千瓦，一加起来40万千瓦，接入长岭电就不行了。有关方面委托我们院做一个研究工作，研究结果是什么呢？就是当这个无风电厂发展到30万左右千瓦的时候，接入桃南电可以用，但是如果到了40万千瓦，接到哪儿都不行，还要在吉林通榆建设500千伏的变电站，所以要进行研究的，不光看风电场的容量，还要看当地电网的情况。

风电场的情况还要看你用什么电机，图的横坐标是风电场发出的功率，纵坐标是并网场的电压，到底是用水容的机器还是双馈的机器，根据电压下降的负数不一样，根据电压下降的情况，如果达到了电压崩溃的地方，就到了装机的极限了，这都是要进行具体分析的。

我们还进行过玉门风电系统的研究，研究当地电网的情况和接入风电机组的特性，来确定它到底能接多少风电的容量。由于我们一个局部电力系统有很多的母线，母线上接了很多负荷。我们要研究风电在发得多、发得少的时候，相关母线的电压情况变化怎么样，如果变化超出了有关的规定，我们就要进行研究，采取措施进行解决。

现在我们的酒泉地区正在建设世界上最大的陆上风电机群，今年年底是536万千瓦风电的机组全部安装完毕，我7月上旬在酒泉地区考察了6个风电场。我发现这个地区现在电网已经很紧张，我所到的风电场都是用调度每5分钟给一个风力的发电数，然后风电场进行控制，通过切机，就是不让风电机组发电的方式来满足调度的要求。而且这个项目将来是要用750千伏的高压送到1000公里以外，这在国际上是绝无仅有的。我们也研究过，如果要把甘肃酒泉的风电送出来，要怎么样？比如说我们用的是750千伏的线路，我们在线路上用串联补偿，1000公里的线路，在中间串上电容，来缩短线路的电气距离，就是1000公里的物理距离，电气距离让它只有三四百。如果我们采取办法，不仅在线路上加串联补偿，而且在750千伏的线路上，两端接可控高亢，就是它还能够用电力电子控制它的并联电容的话，这个线路能送到400万千瓦。400万千瓦以后就要产生电压崩溃，就是送不上去了，虽然这个线路没有达到热稳定极限，但是已经发生了电压崩溃现象，就没有办法送了。所以今年年底，536万千瓦在酒泉地区建成以后，这条线路目前也在紧张施工，我7月上旬去看的时候基本上接近尾声，就要来做调试，看看这条线路能送多少功率。我们一条高压线路在空载投入运行的时候是很关键的时候，原因是什么呢？因为空载时候线路上流动的功率少，它的电压将就少，尾部电压就要翘起来，就要超过标准。一般的正常线路，空载投运是某一个时刻，投运了以后一般都会送负荷的50%到100%，最少40%，很少会去空载，可是我这条线路如果专门送风电的话，风电肯定有不发的时候，所以就低到10%的时候会经常发生，这样一条线路来送风电，有很多新的课题需要研究。