集群風(fēng)電接入對(duì)匯集站三繞組主變壓器保護(hù)的影響及對(duì)策

集群風(fēng)電接入對(duì)匯集站三繞組主變壓器保護(hù)的影響及對(duì)策隨著風(fēng)電的快速發(fā)展，大型風(fēng)電場(chǎng)的集群建設(shè)已經(jīng)成為一種趨勢(shì)。集群風(fēng)電場(chǎng)的接入對(duì)匯集站三繞組主變壓器的保護(hù)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)和影響。本文將從影響機(jī)理和對(duì)策兩個(gè)方面，探討集群風(fēng)電接入對(duì)匯集站三繞組主變壓器保護(hù)的影響以及針對(duì)問(wèn)題提出有效的對(duì)策。

一、集群風(fēng)電接入對(duì)匯集站三繞組主變壓器保護(hù)的影響

1、電流沖擊影響

集群風(fēng)電場(chǎng)接入時(shí)，電流的沖擊將導(dǎo)致三繞組主變壓器的繞組振蕩，進(jìn)而影響主變壓器的正常運(yùn)行。特別是集群風(fēng)電場(chǎng)的風(fēng)機(jī)容量較大，單體風(fēng)機(jī)容量超過(guò)3MW時(shí)，風(fēng)機(jī)接入所帶來(lái)的電流沖擊更是十分明顯。這對(duì)于傳統(tǒng)的三繞組變壓器而言，主變內(nèi)部的電場(chǎng)分布可能會(huì)發(fā)生變化，進(jìn)而導(dǎo)致絕緣水平的下降，主變的損耗也將因此加大。如果長(zhǎng)期運(yùn)行在這樣的情況下，會(huì)導(dǎo)致主變繞組的電纜開(kāi)裂、局部放電，最終導(dǎo)致主變的失效。

2、頻率變化影響

由于風(fēng)機(jī)輸出的電力與氣象條件相關(guān)，因此集群風(fēng)電場(chǎng)接入時(shí)的電流頻率也會(huì)隨時(shí)變化。這種頻率的變化不僅會(huì)影響主變壓器的輸出電力質(zhì)量，還會(huì)對(duì)匯集站的系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響。如果電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性不夠強(qiáng)，那么接入風(fēng)機(jī)的頻率變化將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)振蕩，有可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。因此，集群風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)電力系統(tǒng)的功率頻率控制提出了新的要求。

3、過(guò)電壓影響

集群風(fēng)電場(chǎng)在接入時(shí)，會(huì)產(chǎn)生高壓的瞬變，進(jìn)而引起主變繞組電壓的瞬態(tài)上升。如果這種瞬態(tài)過(guò)電壓的影響不到位，將會(huì)對(duì)主變的基本絕緣產(chǎn)生損害。實(shí)際上，這種過(guò)電壓意外是三繞組主變壓器保護(hù)的一項(xiàng)最基礎(chǔ)且最困難的任務(wù)。因此，解決這些過(guò)電壓并對(duì)集群風(fēng)電場(chǎng)的接入進(jìn)行正確判斷將會(huì)是主變保護(hù)的一個(gè)難題。

二、對(duì)策

1、優(yōu)化機(jī)組設(shè)備接線方案

為了降低風(fēng)場(chǎng)接入對(duì)主變壓器的影響，能夠針對(duì)機(jī)組接線方案進(jìn)行優(yōu)化。通過(guò)配合合適的電容器，調(diào)整注意事項(xiàng)機(jī)組接線方案，可有效降低主變壓器工作時(shí)的電流沖擊。此外，還可以采用各種類型的電纜保護(hù)、儲(chǔ)熱電線、儲(chǔ)能裝置等輔助設(shè)備來(lái)緩解這種影響。這類輔助設(shè)備雖然在單體風(fēng)力機(jī)中可能比較昂貴，但是作為整個(gè)集群風(fēng)電場(chǎng)而言，則是一項(xiàng)必要的投資。

2、調(diào)整功率控制策略

為了更好地控制集群風(fēng)電場(chǎng)的功率頻率，通常會(huì)采用自適應(yīng)終端電壓控制策略。這種策略可以調(diào)整集群風(fēng)電場(chǎng)所用的功率變化，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)集群風(fēng)電場(chǎng)和電力系統(tǒng)間的平衡。這種方法需要進(jìn)行細(xì)致的電力系統(tǒng)分析以及仿真計(jì)算才能夠得出科學(xué)的結(jié)論。

3、完善接地體系

為了保護(hù)主變壓器免受過(guò)電壓的影響，應(yīng)該采用多級(jí)電壓保護(hù)系統(tǒng)和完善接地體系。多級(jí)電壓保護(hù)系統(tǒng)可以檢測(cè)到主變的各種瞬態(tài)過(guò)電壓情況，并作出明確的判斷。完善接地體系則可以將過(guò)電壓引向地面，來(lái)緩解完整的過(guò)電壓向主變傳遞帶來(lái)的損害。

總體而言，集群風(fēng)電接入不僅對(duì)匯集站三繞組主變壓器保護(hù)帶來(lái)了不可避免的影響，而且也給其他系統(tǒng)設(shè)備帶來(lái)了一定的挑戰(zhàn)。然而，只要選擇正確的對(duì)策，并加強(qiáng)相關(guān)的科學(xué)監(jiān)測(cè)和控制，就可以有效地確保集群風(fēng)電場(chǎng)的接入順利、穩(wěn)定地進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。隨著風(fēng)能的快速發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步，全球范圍內(nèi)的風(fēng)電裝機(jī)容量在不斷增長(zhǎng)。根據(jù)GSR2021（全球可再生能源狀況報(bào)告）的數(shù)據(jù)，2020年新建的全球風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)容量為93GW，在全球總裝機(jī)容量中占據(jù)了26.9%的份額。截至2020年底，全球風(fēng)能裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到了743GW，其中中國(guó)、美國(guó)和德國(guó)的風(fēng)電裝機(jī)容量占比最大。據(jù)悉，未來(lái)幾年，全球風(fēng)電裝機(jī)容量將繼續(xù)保持增長(zhǎng)，并有望在未來(lái)十年內(nèi)達(dá)到1820GW。

我國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量位居全球首位，而且持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)2020年新能源建設(shè)情況統(tǒng)計(jì)，2020年新建的風(fēng)電裝機(jī)容量超過(guò)71GW，創(chuàng)造了歷史新高。截至2020年底，我國(guó)累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)容量已經(jīng)達(dá)到281GW，占全球風(fēng)電裝機(jī)容量的近38%。同時(shí)，我國(guó)還擁有超過(guò)7,000個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，是世界上最大的風(fēng)電市場(chǎng)之一。

除了風(fēng)能裝機(jī)容量的增長(zhǎng)外，風(fēng)能發(fā)電量也在不斷提高。根據(jù)GSR2021的數(shù)據(jù)，2020年全球風(fēng)能發(fā)電量達(dá)到了1,275TWh，占全球總電力生產(chǎn)量的6.1%。同時(shí)，風(fēng)能發(fā)電量在過(guò)去的十年間年均增長(zhǎng)率高達(dá)17.4%，是所有可再生能源中增長(zhǎng)幅度最大的一種。

在我國(guó)，風(fēng)能發(fā)電量也在不斷增加。根據(jù)2020年度中國(guó)新能源發(fā)展統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，我國(guó)新能源發(fā)電總量為2.27萬(wàn)億千瓦時(shí)，其中風(fēng)電發(fā)電量占比為7.7%。此外，2020年，我國(guó)風(fēng)電發(fā)電量達(dá)到4480億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)16.6%。

風(fēng)能的快速發(fā)展也帶來(lái)了其他實(shí)際效益。例如，風(fēng)能的普及可以有效地降低二氧化碳排放，保護(hù)環(huán)境。根據(jù)2020年國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)，2020年我國(guó)風(fēng)電發(fā)電量帶來(lái)的二氧化碳減排量高達(dá)1.49億噸。此外，風(fēng)能發(fā)展也可以創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)和增加經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)悉，截至2020年底，我國(guó)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)創(chuàng)造了超過(guò)360萬(wàn)個(gè)就業(yè)機(jī)會(huì)。

考慮到以上數(shù)據(jù)和實(shí)際效益，風(fēng)能發(fā)展帶來(lái)了很多機(jī)會(huì)和挑戰(zhàn)。在推動(dòng)風(fēng)能發(fā)展的同時(shí)，我們也需要克服一些障礙和不足，例如風(fēng)電設(shè)施建設(shè)和升級(jí)的成本、風(fēng)速不穩(wěn)定等問(wèn)題。然而，可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著技術(shù)的不斷改進(jìn)和政策的推進(jìn)，風(fēng)能發(fā)展的前景將會(huì)越來(lái)越好，同時(shí)也可以推動(dòng)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。案例一：中國(guó)大唐集團(tuán)和沙特電力公司合作建設(shè)的1000兆瓦海上風(fēng)電項(xiàng)目

該項(xiàng)目位于紅海沿岸，中國(guó)大唐集團(tuán)和沙特電力公司合作建設(shè)，總投資額超過(guò)1.5億美元。該項(xiàng)目建設(shè)期約為36個(gè)月，預(yù)計(jì)將在2022年底前完工。一旦建成，該風(fēng)電項(xiàng)目將成為沙特阿拉伯的首個(gè)海上風(fēng)電項(xiàng)目，也是該國(guó)最大的可再生能源項(xiàng)目之一。

該項(xiàng)目共有58個(gè)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，每臺(tái)發(fā)電機(jī)組的裝機(jī)容量為8.4兆瓦，總裝機(jī)容量達(dá)到1000兆瓦。風(fēng)電機(jī)組將采用雙葉片水平軸風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，并配備系列化的智能監(jiān)控系統(tǒng)，以提高發(fā)電效率和可靠性。

該項(xiàng)目的建設(shè)旨在支持沙特阿拉伯實(shí)現(xiàn)可再生能源目標(biāo)，并降低二氧化碳排放。該國(guó)計(jì)劃在2030年前將可再生能源占比提高到約7%，并將在2030年前安裝2000兆瓦的風(fēng)電裝機(jī)容量。

分析：該項(xiàng)目展示了中國(guó)企業(yè)在海外推廣風(fēng)能技術(shù)的積極作用，同時(shí)也凸顯了沙特阿拉伯推動(dòng)可再生能源發(fā)展的決心。該項(xiàng)目的投資額較大，但可以通過(guò)穩(wěn)定的發(fā)電收入和環(huán)保效益獲得回報(bào)。在未來(lái)，預(yù)計(jì)將有更多的海外風(fēng)電項(xiàng)目出現(xiàn)，并為企業(yè)提供機(jī)會(huì)，在海外推動(dòng)可再生能源的發(fā)展。

案例二：德黑蘭酒莊的風(fēng)能引進(jìn)計(jì)劃

德黑蘭酒莊是意大利著名的葡萄酒生產(chǎn)商，致力于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和環(huán)保目標(biāo)。為了減少二氧化碳排放，該酒莊決定引進(jìn)風(fēng)能發(fā)電技術(shù)，替代部分傳統(tǒng)電力來(lái)源。

該計(jì)劃將使用地面裝置和屋頂安裝的風(fēng)力發(fā)電機(jī)，總裝機(jī)容量為140千瓦。這些發(fā)電機(jī)將提供酒莊的電力需求，并向電網(wǎng)出售多余的電力。該計(jì)劃還將采用智能控制系統(tǒng)，以最大程度地提高發(fā)電效率。

該計(jì)劃建設(shè)期為6個(gè)月，預(yù)計(jì)將在2021年年底前完工。該計(jì)劃的實(shí)施將為德黑蘭酒莊帶來(lái)長(zhǎng)期的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)對(duì)環(huán)境也具有積極的影響。

分析：該案例展示了在小型企業(yè)中推廣風(fēng)能技術(shù)的機(jī)會(huì)和價(jià)值，同時(shí)也凸顯了風(fēng)能技術(shù)在小型企業(yè)中的廣泛適用性和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)。此外，該案例強(qiáng)調(diào)了企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的決心和責(zé)任感，也表明企業(yè)已經(jīng)將可持續(xù)發(fā)展融入到經(jīng)營(yíng)策略中。

案例三：斯堪的納維亞半島的風(fēng)能繁榮

斯堪的納維亞半島（包括丹麥、挪威、瑞典和芬蘭等國(guó)家）是全球風(fēng)電發(fā)電量最高的地區(qū)之一。在2019年，該地區(qū)的風(fēng)電發(fā)電量達(dá)到了286TWh，占全球總風(fēng)電發(fā)電量的34%。其中，丹麥?zhǔn)侨蜃畲蟮娘L(fēng)電發(fā)電量占比國(guó)家，風(fēng)電發(fā)電量占全球總發(fā)電量的47%。挪威和瑞典的風(fēng)電發(fā)電量占全球總發(fā)電量的分別為18%和10%。

這些成果得益于斯堪的納維亞半島在風(fēng)能技術(shù)方面的領(lǐng)先地位。該地區(qū)具有適合風(fēng)能發(fā)電的自然條件，例如強(qiáng)風(fēng)和較低的溫度。該地區(qū)還通過(guò)出臺(tái)適宜的政策和法規(guī)，培育了一批優(yōu)秀的風(fēng)能企業(yè)和供應(yīng)鏈。

在未來(lái)，斯堪的納維亞半島的風(fēng)能產(chǎn)業(yè)將繼