哈圖

摘 要：風(fēng)力發(fā)電是一種成熟的可再生能源發(fā)電方式，在國(guó)家政策以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展需求下，風(fēng)力發(fā)電發(fā)展迅速。而不同地點(diǎn)、不同時(shí)刻的風(fēng)速都是不同的，這使得風(fēng)力發(fā)電間歇性明顯。所以，當(dāng)風(fēng)電接入電網(wǎng)時(shí)，要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的可行性評(píng)估，針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)所帶來(lái)的響，采取優(yōu)化的運(yùn)行措施、策略，以確保電網(wǎng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)能夠最大程度地接受風(fēng)電容量。文章闡述了風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)穩(wěn)態(tài)電壓穩(wěn)定性以及暫態(tài)態(tài)電壓穩(wěn)定性的影響，分析其不利影響，并給出了相應(yīng)的優(yōu)化措施。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電；電力系統(tǒng)；靜態(tài)電壓穩(wěn)定；靜態(tài)安全分析

1 概述

風(fēng)力發(fā)電機(jī)組采用的是異步發(fā)電機(jī)技術(shù)，其靜態(tài)特性和暫態(tài)特性具有自身特性。風(fēng)電場(chǎng)接入電網(wǎng)將會(huì)對(duì)地區(qū)電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性造成不利影響，對(duì)電壓幅值最具有代表性。文章從風(fēng)電場(chǎng)出力、風(fēng)電場(chǎng)功率因數(shù)、風(fēng)電場(chǎng)接入位置，就風(fēng)電并網(wǎng)會(huì)對(duì)電壓造成的影響進(jìn)行研究。

2 風(fēng)電并網(wǎng)造成的影響

2.1 風(fēng)電場(chǎng)出力的影響

電網(wǎng)的負(fù)荷、電網(wǎng)運(yùn)行方式、電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)以及發(fā)電機(jī)組的出力每個(gè)時(shí)刻都在變化，這會(huì)導(dǎo)致功率不平衡，進(jìn)而造成電壓偏離標(biāo)稱值。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)并入電網(wǎng)，風(fēng)電功率會(huì)造成電壓幅值偏移；另同時(shí)，風(fēng)電的隨機(jī)性也會(huì)導(dǎo)致風(fēng)電功率變化，電網(wǎng)電壓會(huì)產(chǎn)生波動(dòng)。

2.2 風(fēng)電場(chǎng)功率因數(shù)的影響

傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在建立旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)時(shí)需要吸收大量無(wú)功功率，但無(wú)功功率和有功功率沒(méi)有解耦，功率因數(shù)會(huì)出現(xiàn)較大變化。吸收無(wú)功將導(dǎo)致電網(wǎng)的功率因數(shù)會(huì)降低，若不能采取無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇胧?，?huì)造成電壓異常波動(dòng)。

2.3 風(fēng)電場(chǎng)接入位置的影響

當(dāng)風(fēng)電并入電網(wǎng)后，主網(wǎng)的功率輸出會(huì)減小。但風(fēng)能具有隨機(jī)性和不可調(diào)度性，風(fēng)電的輸出隨著時(shí)間變化而變化。而風(fēng)電的隨機(jī)性會(huì)對(duì)電網(wǎng)供電可靠性以及效率造成影響。一方面，風(fēng)電接入電力系統(tǒng)能提高電網(wǎng)的電壓分布，降低電網(wǎng)損耗；另一方面，風(fēng)電可能會(huì)改變電網(wǎng)的潮流的方向，降低或者加大系統(tǒng)損耗；最大的影響是，風(fēng)電的隨機(jī)性會(huì)對(duì)主網(wǎng)的正常運(yùn)行造成影響，隨著風(fēng)電容量的增加，影響會(huì)更加大。風(fēng)電場(chǎng)的并入位置，也對(duì)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。

3 實(shí)例仿真研究

3.1 某電網(wǎng)概況與運(yùn)行現(xiàn)狀

設(shè)電網(wǎng)有500kV變電站1座，220kV變電站10座，通過(guò)8條聯(lián)絡(luò)線與系統(tǒng)相連，擁有電廠2座以及風(fēng)電場(chǎng)1座。該市電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)薄弱，具有發(fā)電不確定供電的風(fēng)電廠，具有較高的電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 風(fēng)電場(chǎng)出力的影響

風(fēng)電場(chǎng)額定功率為49.5MW，以0.95的恒功率因數(shù)運(yùn)行。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)有功出力從從零發(fā)逐漸增加到滿發(fā)時(shí)，節(jié)點(diǎn)電壓增量的幅度也在增加，反之，節(jié)點(diǎn)電壓增量會(huì)降低。而當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)出力較大時(shí)，無(wú)功功率損耗增加會(huì)導(dǎo)致電壓下降。在仿真中繼續(xù)加大出力，電壓增量如圖1所示。

由圖1中可以看出，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)出力的不斷增加時(shí)，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓幅值增量也在增加；若繼續(xù)加大風(fēng)電場(chǎng)的出力，系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)電壓反而開(kāi)始減少。由上可見(jiàn)，在風(fēng)電場(chǎng)出力初始能夠?qū)崿F(xiàn)有功和無(wú)功的解耦，無(wú)需從吸收無(wú)功功率。但當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)出力超過(guò)一定值之后，線路的無(wú)功損耗增加，造成電壓降落。

3.3 風(fēng)電場(chǎng)功率因數(shù)的影響

改變風(fēng)電場(chǎng)的功率因數(shù)，觀察并網(wǎng)點(diǎn)電壓的變化。仿真得到在不同的功率因數(shù)下，風(fēng)電廠的電壓增量如圖2所示。

由圖2可知：第一，若風(fēng)電場(chǎng)以滯后功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，電壓幅值與風(fēng)電場(chǎng)有功出力成正比；當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)以超前功率因數(shù)運(yùn)行時(shí)，電壓幅值與風(fēng)電場(chǎng)有功出力成反比。第二，功率因數(shù)的絕對(duì)值與電壓增量成反比。為降低風(fēng)電廠對(duì)電網(wǎng)電壓影響，應(yīng)提高風(fēng)電場(chǎng)功率因數(shù)。第三，當(dāng)電網(wǎng)電壓偏低時(shí)，可以適當(dāng)提高風(fēng)電場(chǎng)功率因數(shù)；而當(dāng)電網(wǎng)電壓偏高時(shí)，則風(fēng)電場(chǎng)最好以超前功率因數(shù)運(yùn)行。

3.4 風(fēng)電場(chǎng)接入位置的影響

風(fēng)電場(chǎng)接入位置會(huì)對(duì)電網(wǎng)的電壓造成影響，接入點(diǎn)的毗鄰區(qū)域所形成的影響最大?？赏ㄟ^(guò)提高風(fēng)電場(chǎng)的功率因數(shù)用于降低電壓，也可在風(fēng)電場(chǎng)配備并聯(lián)電抗器用于吸收電網(wǎng)剩余無(wú)功功率，降低電壓。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，可以總結(jié)其措施主要包括以下幾點(diǎn)。第一，進(jìn)行全網(wǎng)含風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償或無(wú)功優(yōu)化，降低網(wǎng)損；第二，提高風(fēng)電場(chǎng)的運(yùn)行功率因數(shù)；第三，在風(fēng)電并網(wǎng)點(diǎn)適當(dāng)采用電抗器補(bǔ)償；第四，增強(qiáng)網(wǎng)架降低風(fēng)電場(chǎng)的影響；第五，使用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備。通過(guò)以上幾點(diǎn)方式，可以使得風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性影響最小。

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