大規模風電機組脫網原因分析及對策
科技專論
作者：丁帥
【摘要】在當前，我國的風電產業呈現迅猛發展的趨勢，大規模的風電機組並入電網發電，為我們帶來了清潔無汙染的綠色能源。但是由於風電機組在運行過程中經常會出現風機脫網等故障，這會對電網係統的穩定和安全性造成十分嚴重的影響。為了保證風電機組以及電網能夠正常的運行，本文結合筆者在風電場一線的工作經驗，就風電機組發生大規模脫網的原因以及相關處理措施進行論述。
【關鍵詞】風電機組；脫網；電網；處理措施
風能資源是一種清潔、環保、無汙染的綠色能源，其開發利用的潛力很大，對我國能源的可持續開發具有重要的意義。同時，國家對於風電產業的建設也給與了高度的重視，還相應出台了一係列的政策來扶持風電資項目的開發。但是我國的風電產業發展的過程中也出現過一些不穩定因素，例如風電機組發生大規模脫網的事故，突發的事故不但使電網係統的負荷突然降低，還導致了大量無功功率的產生，使電網頻率產生波動。
1、風電機組脫網原因的技術分析
造成風電機組脫網現象由諸多因素造成，此類問題的發生給電網係統帶來很大的危害。其原因主要表現在以下幾點：
（1）對於運行中的風電機組來說，如果不具備低電壓穿越能力，那麼風機很可能會麵臨大規模脫網的風險，這是風電機組發生脫網事故的主要因素。現如今，投入運行的風電機組由於研發時間較早，相關技術還不夠成熟，因此大多數都不具備麵臨電網電壓下降時的低電壓穿越能力。當電網係統的電壓突然下降到正常電壓的70%的時候，便會出現風機脫網現象。也有一些風電機組經過技術改造具備了一定的低電壓穿越能力，但是由於沒有經過實驗論證，同時也缺乏權威機構對其低穿效果的檢測，因此風電機組還是會有發生脫網的隱患。
（2）大部分的風電機組由於存在著一定的設計缺陷，對無功進行調節能力較差。由於無功補償裝置響應速度較慢，設備的啟動時間通常就要花費幾分鍾，遠遠達不到滿足電網運行的標準，對動態無功也就起不到調節作用。因此，風電機組一旦發生低電壓穿越失敗的問題，也會造成其發生大麵積脫網的現象。與此同時，當電網係統因故發生電壓上升時，由於風電機組的過電壓保護啟動，造成風電機組出口斷路器動作，從而發生跳閘，也就導致了機組脫離電網運行的現象，進一步擴大了事故的發生。就風電機組目前的運行狀況來看，由於大部分風機尚未具備動態無功的調節能力，因此都處於係統額定功率因數下運行，如果想要調節無功功率，就必須要在升壓站裝設無功功率補償裝置。
但是，大多數的無功補償裝置發出的功率還遠遠達不到補償範圍的要求，還需要對補償的時間進行提高，因此，有時無法滿足電網對係統電壓進行調整的要求。目前為止，大多數投入商業運行的風電場采用的是MCR型無功功率補償裝置，通俗的講就是電磁電抗器，該設備對動態無功調節速率可以達到100ms以上，但是依舊不能滿足風電場的快速調壓要求，因為電網係統的電壓變化具有不可預知性，所以對無功補償裝置的反映速率有較高的要求。除此之外，由於部分無功補償裝置的容量過小達不到技術標準，並且在補償的過程中缺乏連續性，因此對風電機組進行無功調節所起到的作用有限。
（3）在目前，有許多投產的風電機組由於自身的配置以及參數的要求達不到電網係統所要求的標準，缺乏對電網的適應能力。主要表現在機組的保護以及定值整定方麵與電網不一致，因此風電機組也會麵臨發生脫網的風險。此外，由於風電廠的選址大都位於地處偏遠、自然條件惡劣的地區，因此對設備的維護方麵有可能會出現問題，導致風電機組的設備性能出現一定的下降。容易導致風機發生事故，進而出現脫網的隱患。