李建龍

摘 ?要：分散式風(fēng)電若采用機(jī)組并網(wǎng)方法，則很可能造成配電網(wǎng)的損失增加，以及電壓不穩(wěn)等一系列狀況?；诖耍疚慕Y(jié)合分散式風(fēng)電機(jī)組多點(diǎn)協(xié)調(diào)特點(diǎn)進(jìn)行分析，對(duì)網(wǎng)損、電壓、功率因數(shù)等數(shù)據(jù)的關(guān)系予以明確，并對(duì)分散式多風(fēng)電廠的網(wǎng)損情況及具體的優(yōu)化措施展開(kāi)深入探討和研究，旨在將網(wǎng)損以及電壓偏差控制在最小，供相關(guān)從業(yè)者參考。

關(guān)鍵詞：分散式風(fēng)電;多點(diǎn)接入;協(xié)調(diào)優(yōu)化分析

引言：

將分散式風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)后能夠?qū)︼L(fēng)電消納問(wèn)題進(jìn)行有效解決，在傳統(tǒng)的配電網(wǎng)內(nèi)部，分散式風(fēng)電場(chǎng)通常運(yùn)行在最大功率點(diǎn)，在配網(wǎng)電壓以及無(wú)功控制方面并不直接參與，但具有高滲透率的分散式風(fēng)電場(chǎng)在接入后會(huì)產(chǎn)生具有一定程度的間歇波動(dòng)性，若不對(duì)其進(jìn)行及時(shí)處理，這種波動(dòng)會(huì)對(duì)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行造成不利影響。

一、分散式風(fēng)電多點(diǎn)接入的協(xié)調(diào)特性特點(diǎn)分析

分散式風(fēng)電場(chǎng)與集中式風(fēng)場(chǎng)在并網(wǎng)方式上具有一定差異性，其中，分散式風(fēng)電場(chǎng)的并網(wǎng)方式是建立在變電站中的低壓側(cè)母線基礎(chǔ)上，或采用T（Π）方式接入線路，電壓在低壓側(cè)母線的范圍內(nèi)消納，實(shí)際接入點(diǎn)較為多樣。分散式風(fēng)電場(chǎng)的多點(diǎn)接入特點(diǎn)能促使網(wǎng)點(diǎn)位置與負(fù)荷側(cè)方向靠攏，由于這種接入方式使得風(fēng)電場(chǎng)與配電網(wǎng)的距離較短，一般情況不增設(shè)無(wú)功補(bǔ)償裝置（動(dòng)態(tài)化），并且風(fēng)電場(chǎng)具有一定的間歇波動(dòng)性，會(huì)造成配網(wǎng)的電壓不穩(wěn)定波動(dòng)。

二、分散式風(fēng)電功率的波動(dòng)在配網(wǎng)電壓以及網(wǎng)損方面產(chǎn)生的主要影響

（一）配網(wǎng)電壓方面的影響

在分散式風(fēng)電場(chǎng)完全連接配電網(wǎng)時(shí)，電網(wǎng)內(nèi)部的主要結(jié)構(gòu)具有多電源的特點(diǎn)，這種特點(diǎn)會(huì)使得線路的潮流、電壓等方面的變化更加復(fù)雜，若將線路的節(jié)點(diǎn)數(shù)量設(shè)置為N，節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷為Ri+jXi（i=1，2，3，4…N），其中U0可設(shè)置為線路的初始電壓，Ui代表節(jié)點(diǎn)i所對(duì)應(yīng)的電壓，若不考慮分散式風(fēng)電場(chǎng)接入配網(wǎng)，并將功率的方向以及電源測(cè)流向設(shè)置為正方向，線路損耗忽略不計(jì)，那么節(jié)點(diǎn)每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的電壓損失為：

若不考慮電場(chǎng)系統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償，其負(fù)荷的功率都是在0以上，這種情況下的電壓損失數(shù)值為正，此時(shí)電壓損失一直為正值，代表線路的電壓數(shù)值會(huì)在線路距離的增長(zhǎng)而減少。由于分散式風(fēng)電場(chǎng)的功率具有一定的隨機(jī)波動(dòng)性，使得配電網(wǎng)內(nèi)的各個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓分配更加復(fù)雜化?；诖?，需對(duì)分散式風(fēng)電場(chǎng)的功率因數(shù)進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，或?qū)⑵涔β试O(shè)置為無(wú)功功率，以此達(dá)到優(yōu)化電壓分配的效果，以此將電壓偏差降低。若功率因數(shù)為正，則風(fēng)電場(chǎng)的消耗無(wú)功功率，電壓偏差惡化;若功率因數(shù)為負(fù)，可通過(guò)并網(wǎng)方式將變流器以及電容發(fā)出無(wú)功功率，通過(guò)這種方式能夠有效優(yōu)化電壓分布曲線。

（二）配電網(wǎng)網(wǎng)損方面

當(dāng)分散式風(fēng)電場(chǎng)接入配電網(wǎng)后，電網(wǎng)系統(tǒng)總的有功功率PLDWF為：

無(wú)功功率網(wǎng)損為：

其中，Pi、Pj為節(jié)點(diǎn)，i、j為有功功率，Qi、Qj：節(jié)點(diǎn)，i、j為無(wú)功功率，

Ui、Uj為節(jié)點(diǎn)，i、j電壓;

δij：i、j的間功角;

rij：i和j的間電阻;

xij：i和j節(jié)點(diǎn)間電抗;

PGi、QGi：分別為節(jié)點(diǎn)i的注入有功功率和無(wú)功功率;

Pei：節(jié)點(diǎn)i的有功功率;

φei：節(jié)點(diǎn)i的功率因數(shù)角;

PLi、QLi：分別為節(jié)點(diǎn)i的負(fù)荷有功需求和負(fù)荷無(wú)功需求;

不難看出，分散式風(fēng)電場(chǎng)的注入功率若呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，電網(wǎng)方面的輸送負(fù)荷則會(huì)逐漸減少，使得有功功率的網(wǎng)損有所降低。若網(wǎng)損的有功功率控制到最小，并將風(fēng)電機(jī)組的有功功率持續(xù)增加，則會(huì)直接造成逆向潮流的情況出現(xiàn)，使得網(wǎng)損現(xiàn)象加重。若并網(wǎng)后的分散式風(fēng)電場(chǎng)的功率保持不變，一旦功率因數(shù)升高，則會(huì)造成有功功率增加，并使網(wǎng)損出現(xiàn)先減后增的情況出現(xiàn)。其中，配電網(wǎng)的網(wǎng)損與風(fēng)電機(jī)組的注入功率以及功率因數(shù)方面的影響，符合拋物線特征。

三、分散式風(fēng)電場(chǎng)多點(diǎn)接入?yún)f(xié)調(diào)優(yōu)化要點(diǎn)分析

（一）電壓偏差的主要特點(diǎn)

電壓偏差是指對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的判斷數(shù)據(jù)和衡量標(biāo)準(zhǔn)的指標(biāo)，當(dāng)分散式風(fēng)電場(chǎng)連接并網(wǎng)時(shí)，該接入點(diǎn)區(qū)域所產(chǎn)生的電壓偏差δv

為：

UN：節(jié)點(diǎn)間的電壓額定值。

若此電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)作狀態(tài)，距離母線越近的區(qū)域電壓偏差是相對(duì)較小的，反之電壓偏差越大。對(duì)于分散式風(fēng)電場(chǎng)的多點(diǎn)接入方式，相關(guān)技術(shù)人員需對(duì)不同風(fēng)機(jī)在接入點(diǎn)區(qū)域的電壓偏差進(jìn)行全面分析，使其協(xié)調(diào)運(yùn)行。

（二）總網(wǎng)損率的定義及特性

在配網(wǎng)正常運(yùn)行過(guò)程中，只有將有功網(wǎng)損以及無(wú)功網(wǎng)損控制在最小范圍內(nèi)，配網(wǎng)才會(huì)達(dá)到一個(gè)相對(duì)經(jīng)濟(jì)的狀態(tài)。其中，接入點(diǎn)的有功網(wǎng)損率APL以及無(wú)功網(wǎng)損率RPL分別為：

、

由于功率因數(shù)的差異會(huì)對(duì)網(wǎng)損產(chǎn)生不同程度的影響，技術(shù)人員需定位風(fēng)電機(jī)組的最佳接入點(diǎn)以及功率因數(shù)，將網(wǎng)損降到最低。基于最小值的有功網(wǎng)損以及無(wú)功網(wǎng)損的多目標(biāo)函數(shù)公式為：

其中，Itotal：總網(wǎng)損率;

σ1，σ2：分別為有功網(wǎng)損和無(wú)功網(wǎng)損的權(quán)重系數(shù)（0≤σ1≤1，0≤σ2≤1，σ1+σ2=1）。在實(shí)際的運(yùn)行條件下，連同外界的有效控制能夠?qū)L(fēng)電機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行功率因數(shù)予以確定。

（三）雙層調(diào)控優(yōu)化

1.電壓偏差方面

若將風(fēng)電機(jī)組的功率因數(shù)設(shè)置為不變，那么分散式風(fēng)電場(chǎng)多點(diǎn)接入多目標(biāo)函數(shù)計(jì)算式為：

其中，α1，α2：網(wǎng)損率和電壓偏差率的權(quán)重系數(shù)（α1+α2=1）;若電氣距離增加，那么α2對(duì)應(yīng)的偏差率也會(huì)相應(yīng)增大。多目標(biāo)函數(shù)主要包含有功網(wǎng)損率和無(wú)功網(wǎng)損率以及節(jié)點(diǎn)間的電壓最大偏差率δv構(gòu)成，計(jì)算偏導(dǎo)為：

若風(fēng)電機(jī)組的功率因數(shù)為1，最小網(wǎng)損的情況下的風(fēng)電機(jī)組容量為：

若風(fēng)電機(jī)組的功率計(jì)算數(shù)值有所差異，則表示配電網(wǎng)的有功網(wǎng)損和無(wú)功網(wǎng)損都沒(méi)有控制于最小值，使得功率因數(shù)發(fā)生改變，造成配電網(wǎng)的網(wǎng)損呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其中網(wǎng)損的最小值通常根據(jù)kii、hij、γii、ξij等參數(shù)決定。

本文針對(duì)分散式風(fēng)電機(jī)制定的多點(diǎn)接入?yún)f(xié)調(diào)方案，其核心內(nèi)容通常為不同接入條件下的實(shí)際網(wǎng)損值，并將不同網(wǎng)損條件下的電壓偏差值控制在最小，再結(jié)合電氣距離將網(wǎng)損率和電壓偏差率的權(quán)重系數(shù)予以確定，最終將網(wǎng)損率、電壓偏差率的綜合值控制到最低，這種情況下所產(chǎn)生的優(yōu)化策略通常具有高度的協(xié)調(diào)性。

2.雙層調(diào)控多點(diǎn)優(yōu)化策略

分散式風(fēng)電機(jī)組在接入雙層調(diào)控模式中，其關(guān)鍵內(nèi)容主要包括整定層以及分配層，并通過(guò)多目標(biāo)函數(shù)計(jì)算流程將網(wǎng)損值和電壓偏差予以降低，然后，再將接入點(diǎn)的容量、功率因數(shù)進(jìn)行合理分配，促使分散式風(fēng)電機(jī)的功率因數(shù)可以有效優(yōu)化。在經(jīng)過(guò)上述嚴(yán)格計(jì)算流程后，網(wǎng)損最小值以及電壓偏差的數(shù)據(jù)則以此確定，基于上述計(jì)算求得的最小網(wǎng)損和電壓偏差，可通過(guò)系統(tǒng)將接入點(diǎn)提前預(yù)設(shè)，將每個(gè)點(diǎn)根據(jù)系統(tǒng)預(yù)先設(shè)定，并以此計(jì)算容量之和的最大值以及最佳接入點(diǎn)，通過(guò)這種方式計(jì)算出風(fēng)電機(jī)組的實(shí)際功率因數(shù)。

（四）結(jié)果分析

在分散式風(fēng)電機(jī)接入相應(yīng)的配電網(wǎng)之后，可對(duì)電壓負(fù)荷提供潮流，其中主網(wǎng)對(duì)負(fù)荷輸送功率有所降低后，無(wú)功損耗相應(yīng)減少。不難看出，這種方式與集中式接入配網(wǎng)的方式，要更加具有協(xié)調(diào)性和可控性。當(dāng)采取分散式風(fēng)電多點(diǎn)接入方式時(shí)，這種情況不僅能夠使得風(fēng)電的接入容量有所提高，也能夠使得網(wǎng)損和電壓偏差兩方面的參數(shù)降低，以達(dá)到促使系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的作用。尋找最佳接入點(diǎn)，并將接入容量增強(qiáng)，提高配網(wǎng)運(yùn)作效率，是確保配電網(wǎng)穩(wěn)定、高效運(yùn)行的最佳方式。

結(jié)論：總的來(lái)看，能夠?qū)Ψ稚⑹斤L(fēng)電機(jī)配網(wǎng)產(chǎn)生影響的因素主要有無(wú)功、有功兩種網(wǎng)損以及電壓偏差三方面的指標(biāo)。為促使其達(dá)標(biāo)，相關(guān)人員需建立多目標(biāo)函數(shù)將功率因數(shù)控制在最佳點(diǎn)。雙層協(xié)調(diào)最為優(yōu)控制方式能夠?qū)⑴渚W(wǎng)的網(wǎng)損值明顯降低的同時(shí)將母線的電壓水平提高，促使整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，既保證了運(yùn)作的協(xié)調(diào)性，也將功率因數(shù)有效滯后，將電壓偏差降低。

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