【摘要】隨著社會的不斷進步和科學技術(shù)的不斷創(chuàng)新和發(fā)展，我們的生活也發(fā)生了翻天覆地的變化，傳統(tǒng)的能源利用也出現(xiàn)了新的形勢。諸如進入21世紀以來人們關(guān)注最多的風能、水能和太陽能以及生化、核能、原子能等高效、綠色的能源為人們的生活和工作帶來了諸多的改變。本文就風電上網(wǎng)對配網(wǎng)的影響進行詳細的討論和研究，希望為我國風電上網(wǎng)的配網(wǎng)設計提供一些有效借鑒和參考。

【關(guān)鍵詞】風電上網(wǎng)；配網(wǎng)影響

1.風電上網(wǎng)對配電網(wǎng)影響的重要指標

風電上網(wǎng)對于配網(wǎng)的網(wǎng)損是影響風電上網(wǎng)的最重要指標之一。只有確保風電網(wǎng)在最優(yōu)的運行條件下時，才能使網(wǎng)損量得到控制。根據(jù)相關(guān)資料和文獻顯示，當風電上網(wǎng)過程中風電接入電網(wǎng)會同時改變電網(wǎng)系統(tǒng)的功率分布特征，使電網(wǎng)產(chǎn)生內(nèi)部耗損，也就是所謂的網(wǎng)損。通過簡單的配電網(wǎng)的設計模型為例可以對網(wǎng)損這個參數(shù)進行量化分析，圖1為一個輻射形的簡單配電網(wǎng)示意圖：

圖1 輻射形配電網(wǎng)

圖1中Rij+JXij式表示為線路i-j.的阻抗，Pi+jQi表示節(jié)點i消耗的功率，Pw+jQw表示風電場接入電網(wǎng)中功率的情況；如果我們假設線路i-j段傳輸?shù)墓β蕿镻ij+jQi，就可以得出線路i-j.上的配電有功損耗，可以用以下公式表示：

通過該公式可以看出，當風場的某一節(jié)點接入電網(wǎng)系統(tǒng)中后，在該節(jié)點負荷固定不變的情況下，假設流入節(jié)點的功率也不發(fā)生變化，此節(jié)點以下的線路才會不受風電場接入的影響而產(chǎn)生耗損問題；而當接入點上游線路被風電場力改變時，配網(wǎng)的耗損就會受到影響。

2.風電上網(wǎng)對配電網(wǎng)的影響

2.1 風電上網(wǎng)影響配網(wǎng)電壓

在風電場接入到配電網(wǎng)的過程中，會在饋線傳輸中產(chǎn)生有功或者無功的功率問題，其方向和大小的不同對于配網(wǎng)的電壓穩(wěn)態(tài)分布也有著重要的影響。另外，風電場接入配電網(wǎng)的位置的不同，其產(chǎn)生的功率和機組工作功率因數(shù)以及相關(guān)運行參數(shù)的變化都會隨著配網(wǎng)電壓分布的改變而發(fā)生不同程度的改變；為此，采用風電上網(wǎng)對于配電網(wǎng)的設計就要考慮到不同運行條件下風電場對于配電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓分布的影響，其對穩(wěn)態(tài)電壓分布的影響代表著配電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定水平，有效優(yōu)化風電接入配電網(wǎng)的相關(guān)風電場因素與電壓穩(wěn)定指標之間的關(guān)系，最大限度提高配網(wǎng)的負荷能力，是風電上網(wǎng)有效利用資源的重要途徑。

2.2 風電場靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響

我國的風電上網(wǎng)中風電場的電機設計都是以感應式異步電機為主。當風電場接入配網(wǎng)系統(tǒng)時，電網(wǎng)的運行就會吸收一部分系統(tǒng)的無功功率，風能本身具有隨意性，風電場的電氣關(guān)聯(lián)性能也比較薄弱，在風電上網(wǎng)的配網(wǎng)設計中通常還要考慮到對于靜態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響。鑒于當前風力發(fā)電技術(shù)以及發(fā)展不夠先進，需要大量的風電場接入到配電網(wǎng)中，才能實現(xiàn)電力的需要，因此也會產(chǎn)生較大的電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性問題，但是如果采用基于DFIG恒功率控制影響因素的數(shù)控風電機組，其電壓穩(wěn)定性就在在一定條件電網(wǎng)中只存在運行過程中的有功功率，而不會吸收無功功率，圖2為一個較為簡單的電力系統(tǒng)設計原理示意圖：

圖2 簡單電力系統(tǒng)示意圖

根據(jù)圖2中相關(guān)的參數(shù)和組成示意圖再結(jié)合實際的應用，我們可以發(fā)現(xiàn)，在實際的風電上網(wǎng)的配電網(wǎng)運行過程中，通常存在著多段電纜鋪設的情況，不同段以及不同環(huán)境下的電纜發(fā)出的無功功率都是不同的。在風電場沒有接入配網(wǎng)之前，配網(wǎng)的無功功耗通常比較低。當風電場接入配網(wǎng)時就要充分考慮到母線接入電網(wǎng)的具體情況，還有建立電網(wǎng)的風電場無法產(chǎn)生無功功率問題情況，在實踐中往往存在著配網(wǎng)的升壓變化同送出線路之間的無功因為距離性原因而導致線路電壓的增高，導致風電上網(wǎng)配網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性下降。

2.3 解決風電上網(wǎng)對配網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響的相關(guān)措施

對于風電上網(wǎng)對配網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響，我們可以通過以下幾種方法進行解決和處理：首先，可以將風電場的功率設計成恒功率或者恒電壓控制的方式，將接入配網(wǎng)的功率或者電壓控制在一定的恒定值范圍之內(nèi)；其次，通過添加無功率型補償器、同步補償器等動態(tài)的可以替代常規(guī)并聯(lián)電容器組的無功補償設備，解決風電場功率變化帶來的影響；再次，可以通過優(yōu)化或者加強電網(wǎng)的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設計來提高配網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。

2.4 風電上網(wǎng)對變速風電機組和電網(wǎng)容量的影響

2.4.1 風電上網(wǎng)對配網(wǎng)雙饋感應電機的影響

風電上網(wǎng)在配網(wǎng)系統(tǒng)中通常會配置雙饋感應電機，從某些方面來講，這個裝置主要起到保護配網(wǎng)短路電流的作用，也就是說，在電網(wǎng)發(fā)生故障時，當電機的轉(zhuǎn)子不產(chǎn)生因為過流造成的轉(zhuǎn)子側(cè)變壓器的變頻器發(fā)生閉鎖的問題，風電場的雙饋感應電機就能夠保障整個系統(tǒng)中的磁系統(tǒng)的正常運作和有效控制。

2.4.2 風電上網(wǎng)對配電電網(wǎng)容量的影響

風電上網(wǎng)由于其獨特的內(nèi)部結(jié)構(gòu)設計，在實際的應用過程中，會發(fā)生在風電場節(jié)點的短路容量與風電場工作與不工作狀態(tài)差距十分大的現(xiàn)象，也可以說風電場對配網(wǎng)的短路容量做出了突出的貢獻。結(jié)合實際應用和相關(guān)資料對于風電上網(wǎng)的設計可以采取三種優(yōu)化措施，第一，在風電場接入配電網(wǎng)的母線前安裝限流電抗器；第二，設置三段式電流保護系統(tǒng)，也可以根據(jù)實際情況適當?shù)呐渲玫皖l低壓型解列設備；第三，通過在配網(wǎng)中一定的間隙中設置零序電流互感器，以增加對于配網(wǎng)相關(guān)設備的保護作用。具體的優(yōu)化設計，可以通過下圖3的高度仿真系統(tǒng)示意圖進行借鑒和思考。

根據(jù)圖3的仿真系統(tǒng)圖示可以發(fā)現(xiàn)，在實際的風電上網(wǎng)的配網(wǎng)設計中通常會采用雙饋異步發(fā)電機設備，解決風電場接入配電網(wǎng)的不同功率下電壓及電流不穩(wěn)定的問題，在系統(tǒng)發(fā)生故障時，電磁轉(zhuǎn)矩同機械轉(zhuǎn)矩會達到平衡狀態(tài)，而不會產(chǎn)生風電機組突然加速或者降速的問題，大部分的不平衡能量可以很好的暫存或者轉(zhuǎn)移到電機的葉片和軸加速的動能中，從而解決風電機組應發(fā)生障過程中對電網(wǎng)的沖擊問題。

2.5 風電上網(wǎng)對配網(wǎng)影響中的無功補償措施應用的意義

無功補償措施通常是風電上網(wǎng)系統(tǒng)設計中最有效的處理配網(wǎng)中電壓穩(wěn)態(tài)影響的方法之一。下面我們通過節(jié)選風電上網(wǎng)系統(tǒng)配網(wǎng)中風電場母線中的兩個節(jié)點，；利用對比的方法，說明兩段不同節(jié)點電壓下采取無功補償處理前后的效果。具體統(tǒng)計內(nèi)容見圖4、圖5所示：

圖3 仿真系統(tǒng)圖示意圖

圖4 風電場母線電壓

圖5 節(jié)點電壓

通過對上面的圖4和圖5的風電場無功補償前后系統(tǒng)節(jié)選節(jié)點的p-V曲線圖分析可以得到：風電場采用無功補償裝置會對配網(wǎng)電壓產(chǎn)生十分重要的影響，在補償前，即使風電場接入到配電網(wǎng)中會在系統(tǒng)中產(chǎn)生有功功率，但是風電場中吸收的大量無功，依然會加劇系統(tǒng)的耗損，造成系統(tǒng)母線電壓和風電場母線電壓的降低，并且隨著風電場作用的不斷加強，其電壓值會越來越低，嚴重影響配電網(wǎng)的電能質(zhì)量，當電壓下降到一定限度時，就會影響到風電場機組的正常運作。當進行無功補償后，風電場的效率在一定范圍內(nèi)，其線路的損耗會比較小，而且風電場和配電網(wǎng)的電壓也會有一定程度的升高，但是，如果風電場出力進一步增大，就會導致功率出現(xiàn)倒送現(xiàn)象，電壓過高依然會影響到機組的正常運行，為此，在實際應用中還需要合理安排無功補償相關(guān)裝置和設計合理操作工藝。

3.結(jié)語

綜上所述，風電上網(wǎng)是一項新世紀能源，對于社會的發(fā)展和人們的生活有著密切的關(guān)系，但是對于配電網(wǎng)的影響我們也不可以小覷，還需要不斷的汲取先進的科學文化知識，不斷積累經(jīng)驗找出適合不同風電上網(wǎng)條件下對于配電網(wǎng)的影響的有效處理方法。

參考文獻

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