張朝坤

（安徽龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司）

淺析分散式風(fēng)電場(chǎng)對(duì)配網(wǎng)電壓穩(wěn)定性影響

張朝坤

（安徽龍?jiān)达L(fēng)力發(fā)電有限公司）

配網(wǎng)系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性在接入分散式風(fēng)電場(chǎng)之后就會(huì)受到影響，為此，本文對(duì)在接入風(fēng)電場(chǎng)前后配網(wǎng)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓的變化情況進(jìn)行了分析。通過相應(yīng)的仿真模型，對(duì)其進(jìn)行仿真研究。只有保障配網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，才能保障供電的質(zhì)量和穩(wěn)定性。

配網(wǎng)電壓；穩(wěn)定性；分散式風(fēng)電場(chǎng)

引言

風(fēng)電場(chǎng)的容量越大，就會(huì)對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生越大的影響，為了保證配網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性，必須對(duì)分散式風(fēng)電場(chǎng)會(huì)配網(wǎng)電壓穩(wěn)定性的影響進(jìn)行研究。在運(yùn)行的過程中，風(fēng)電場(chǎng)會(huì)發(fā)出有功功率，并且吸收配電系統(tǒng)中的無功功率。因此可以將風(fēng)電場(chǎng)的無功功率視為正無功負(fù)荷，無功負(fù)荷的強(qiáng)度和電壓的穩(wěn)定性呈正相關(guān)關(guān)系，而且無功功率還具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，加上有功功率的相關(guān)影響，導(dǎo)致風(fēng)電場(chǎng)電壓穩(wěn)定問題非常復(fù)雜。

1 穩(wěn)態(tài)電壓分布受到分散式風(fēng)電并網(wǎng)的影響

輻射狀的傳統(tǒng)配電網(wǎng)如果處于穩(wěn)態(tài)運(yùn)行狀態(tài)，那么沿著饋線潮流的方向，電壓由高到低。如果不改變穩(wěn)態(tài)運(yùn)行并接入了DG，受到DG所輸出的武功支持的影響，以及饋線上的傳輸功率減小的影響，各負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的電壓都會(huì)出現(xiàn)升高。此時(shí)DG的總?cè)萘亢臀恢脮?huì)直接影響電壓被抬高的多少。

此時(shí)應(yīng)該對(duì)安裝DFIG后的負(fù)荷節(jié)點(diǎn)處的電壓和元配電網(wǎng)的電壓進(jìn)行對(duì)比。假設(shè)原配電網(wǎng)絡(luò)母線為A，其輸出功率為S1，負(fù)荷端電壓的額定電壓是UN，此時(shí)母線的輸出功率為：

電壓降落在線路中的縱分量和橫分量為：

負(fù)載端的母線電壓用公式（3）表示：

配電網(wǎng)在安裝DFIG后，其中的母線VS點(diǎn)具有如下的輸出功率：

電壓降落在線路中的縱分量和橫分量為：

負(fù)載端的母線電壓用公式（6）表示：

通過上面的公式我們可以發(fā)現(xiàn)，電能在具體的線路傳輸中，特別是在線路長(zhǎng)和負(fù)載重的配電線上會(huì)出現(xiàn)很大的電壓落差，最終導(dǎo)致系統(tǒng)末端產(chǎn)生較低的電壓，很難使供電要求得到滿足。通過對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)，在將適量的DFIG安裝好之后，使得從系統(tǒng)傳輸過來的功率得以減少，并且降低線路的壓降，進(jìn)一步地改善負(fù)荷母線的電壓水平[1]。通過上述的公式可以發(fā)現(xiàn)DFIG的功率特性與電壓的改善情況具有密切關(guān)系。

2 穩(wěn)態(tài)電壓分布受到分散式風(fēng)電并網(wǎng)影響的仿真分析

通過MATLAB軟件將35kV標(biāo)準(zhǔn)放射型配電網(wǎng)搭建起來。同時(shí)以雙饋異步電機(jī)的PQ數(shù)學(xué)模型為根據(jù)，將風(fēng)電場(chǎng)等值模型在MATLAB軟件中搭建出來。在算例中采用1.05母線電壓標(biāo)幺值，0.85的負(fù)荷功率，10Ω的基準(zhǔn)阻抗，100MW的基準(zhǔn)容量。

2.1 臨界最小短路容量受到的風(fēng)電滲透率的影響

隨著風(fēng)電滲透率的增加，風(fēng)電接入配網(wǎng)后期母線電壓和短路容量出現(xiàn)一定的變化。在配電網(wǎng)接入風(fēng)電場(chǎng)之后，風(fēng)電場(chǎng)就會(huì)向系統(tǒng)發(fā)出有功功率，從而將接近風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷提供出來。配網(wǎng)負(fù)荷會(huì)在風(fēng)電滲透率不斷增加的同時(shí)而變得越來越低，臨界最小短路容量也會(huì)降低，這樣就導(dǎo)致其與實(shí)際短路容量之間具有越來越大的差距，而且在接近臨界電壓最小短路容量的過程中配電網(wǎng)的反應(yīng)時(shí)間也會(huì)變得更長(zhǎng)，因此加入風(fēng)電場(chǎng)對(duì)配網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性起到了一定程度的促進(jìn)作用。風(fēng)電機(jī)組在配電網(wǎng)中接入之后，在風(fēng)電滲透率越來越高的同時(shí)，負(fù)荷母線會(huì)具有越來越低的穩(wěn)定電壓指標(biāo)，而且臨界最小短路容量也會(huì)相應(yīng)的減少，其表明了負(fù)荷母線在當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)下的電壓穩(wěn)定程度，該數(shù)值越低就表明電壓崩潰發(fā)生的可能越小。因此風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)使得配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定極限得以提升[2]。

2.2 臨界最小短路容量受到的風(fēng)電場(chǎng)功率因數(shù)的影響

如果φ＞0，那么風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出的無功功率會(huì)隨著功率因素的增加而減少，這時(shí)候會(huì)加大最小短路容量，并且相應(yīng)的加大配網(wǎng)電壓不穩(wěn)定的可能性。如果φ＜0，風(fēng)電場(chǎng)就會(huì)對(duì)無功進(jìn)行消耗，提升了電壓穩(wěn)定指標(biāo)，所以電壓不穩(wěn)定的主要因素就是無功的缺乏。接入風(fēng)電場(chǎng)雖然可能會(huì)降低系統(tǒng)的無功，然而因?yàn)槟軌蚴箍傌?fù)荷的有功功率得以降低，所以還是能夠促進(jìn)配網(wǎng)電壓的穩(wěn)定。

2.3 配網(wǎng)電壓受到的風(fēng)場(chǎng)有功出力的影響

電壓在風(fēng)電場(chǎng)有功出力變大的同時(shí)會(huì)逐漸上升，這主要是因?yàn)殡p饋異步電機(jī)組成的風(fēng)電場(chǎng)在有功出力增加的同時(shí)可以解耦控制無功和有功，所以在運(yùn)行的過程中不用再吸收電網(wǎng)的無功功率。

3 結(jié)語

經(jīng)過研究，本文得出如下結(jié)論：①風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)之后能夠使配網(wǎng)的電壓穩(wěn)定極限變得更高，因此系統(tǒng)會(huì)形成更加穩(wěn)定的電壓；②接入風(fēng)電場(chǎng)雖然可能會(huì)降低系統(tǒng)的無功，然而因?yàn)槟軌蚴箍傌?fù)荷的有功功率得以降低，所以還是能夠促進(jìn)配網(wǎng)電壓的穩(wěn)定。

[1]王旭強(qiáng)，劉廣一.分布式電源接入下配電網(wǎng)電壓無功控制效果分析[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，42（1）：47～52.

[2]孫偉偉，付蓉，陳永華.計(jì)及無功裕度的雙饋風(fēng)電場(chǎng)無功電壓協(xié)調(diào)控制[J].電力自動(dòng)化設(shè)備，2014，34（10）：81～85.

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1004-7344（2016）20-0071-01

2016-6-27