朱雲(yún)榜

（中國(guó)大唐云南發(fā)電有限公司新能源分公司，云南 昆明 650000）

引言：風(fēng)力發(fā)電是當(dāng)前中國(guó)三大電力中最為天然的發(fā)電方式，其對(duì)自然環(huán)境的破壞程度最小，且取之不盡用之不竭，是當(dāng)前國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的行業(yè)，但是其也會(huì)受到風(fēng)力、風(fēng)速等多方面的影響，這些因素會(huì)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)本身的電壓與頻率等造成較大的影響，因此對(duì)其進(jìn)行探究，進(jìn)而降低其對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響已經(jīng)勢(shì)在必行。

一、電力系統(tǒng)頻率研究

（一）電力系統(tǒng)維持穩(wěn)定的必要性

在過(guò)往的相關(guān)科研項(xiàng)目研究中，很多專業(yè)的研究者將電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性研究集中在功用與電壓兩個(gè)方面，但是對(duì)于電力系統(tǒng)本身的頻率穩(wěn)定性卻有所忽略。在社會(huì)需求的逐年增長(zhǎng)下，電力系統(tǒng)本身所承擔(dān)的負(fù)荷亦在逐步變大，在這種情形下頻率失穩(wěn)狀況時(shí)有發(fā)生，這給電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了較大的安全隱患。因此對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行時(shí)的頻率穩(wěn)定性進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)的、深入的研究已經(jīng)勢(shì)在必行。研究電力系統(tǒng)中風(fēng)網(wǎng)頻率的穩(wěn)定性的方法分為動(dòng)態(tài)與靜態(tài)兩種方式，其中動(dòng)態(tài)研究方式有著過(guò)于緩慢復(fù)雜的過(guò)程，難以在迫切情況下解決燃眉之急，且在實(shí)際的頻率維穩(wěn)時(shí)難以起到對(duì)應(yīng)的作用，因此文章從靜態(tài)的角度進(jìn)行風(fēng)電系統(tǒng)維穩(wěn)的研究，而靜態(tài)研究又分為直接法與快速評(píng)估法，應(yīng)根據(jù)風(fēng)電并網(wǎng)的實(shí)際狀況選擇對(duì)應(yīng)的研究方法。

（二）風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)頻率分析

與火力發(fā)電、水力發(fā)電相比，風(fēng)力發(fā)電相對(duì)來(lái)說(shuō)有著較大的不確定性，在穩(wěn)定性以及強(qiáng)弱波動(dòng)性方面相對(duì)較差，功率輸出受到自然風(fēng)力的影響較大，難以通過(guò)人力調(diào)節(jié)對(duì)其進(jìn)行控制。風(fēng)力發(fā)電在我國(guó)已經(jīng)發(fā)展了數(shù)十年，有著較大的、完善的、具體化規(guī)模，將風(fēng)力發(fā)電納入當(dāng)前的發(fā)電網(wǎng)絡(luò)對(duì)于提升風(fēng)力功率以及波動(dòng)的穩(wěn)定性有著較大的提升作用。從電力安全運(yùn)行方面來(lái)講，在現(xiàn)階段整體的電力網(wǎng)絡(luò)中，風(fēng)電場(chǎng)本身即為一個(gè)涵蓋范圍較廣的干擾發(fā)生源，對(duì)穩(wěn)定電力系統(tǒng)有著較大的影響。因此為提升風(fēng)力發(fā)電的功率穩(wěn)定性及其本身的工作效率，以及加強(qiáng)對(duì)風(fēng)力資源的挖掘，需強(qiáng)化對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)后系統(tǒng)頻率的研究工作，以此來(lái)保障資源的最大化利用[1]。

（三）實(shí)踐探究

為對(duì)風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)調(diào)度中出現(xiàn)的頻率變化狀況，可借助風(fēng)速模擬機(jī)、算力模型等輔助工具進(jìn)行對(duì)應(yīng)的試驗(yàn)來(lái)探究電力系統(tǒng)頻率所處的高度以及本身的穩(wěn)定性，以此來(lái)得出準(zhǔn)確的結(jié)論。實(shí)驗(yàn)主要目的是觀察與對(duì)比風(fēng)電并網(wǎng)之前與之后電力系統(tǒng)本身的頻率變化狀況。其次還需觀察在不同條件的風(fēng)速下，發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)前與并網(wǎng)后對(duì)應(yīng)的實(shí)際數(shù)據(jù)、電力系統(tǒng)的頻率以及對(duì)應(yīng)的影響程度。最后即需探究在同等風(fēng)速條件下不同負(fù)荷時(shí)發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)前與并網(wǎng)后，發(fā)電機(jī)組整體以及對(duì)應(yīng)的頻率受影響狀況。

1.風(fēng)電并網(wǎng)之前與之后電力系統(tǒng)頻率變化探究

根據(jù)關(guān)于風(fēng)電并網(wǎng)之前與之后電力系統(tǒng)頻率變化制定對(duì)應(yīng)的曲線圖，觀測(cè)對(duì)應(yīng)的曲線圖發(fā)現(xiàn)風(fēng)電并網(wǎng)前電力系統(tǒng)本身的頻率沒(méi)有大的變化變化，而在風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)本身的頻率變化呈現(xiàn)出幅度較大的不規(guī)則狀態(tài)。

2.風(fēng)速不同狀況下風(fēng)電并網(wǎng)之后電力系統(tǒng)頻率變化探究

風(fēng)速不同狀況下風(fēng)電并網(wǎng)之后電力系統(tǒng)頻率變化情況可繪制對(duì)應(yīng)的曲線圖來(lái)進(jìn)行比較，用曲線a、曲線b、曲線c 等來(lái)代表不同風(fēng)速下電力系統(tǒng)本身的頻率變化狀況。觀測(cè)繪制的圖中曲線狀況可知，雖電力系統(tǒng)頻率會(huì)較大程度地受到風(fēng)速的影響，且在波動(dòng)頻率上有著一些差異，但是趨勢(shì)基本一致。由此可作出以下判斷：風(fēng)電并網(wǎng)后，風(fēng)速的不同會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的頻率波動(dòng)產(chǎn)生不同程度的影響，其后再在具體的實(shí)踐中進(jìn)行該項(xiàng)判斷的論證，得出一致的結(jié)論。

二、考慮風(fēng)電機(jī)滑差的電壓穩(wěn)定分析

將滑差S 作為風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行分析的變量，以此為基礎(chǔ)構(gòu)建風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型，將風(fēng)速間斷性、負(fù)荷、滑差以適宜的方式在潮流算法中融入，按照固定的流程計(jì)算出對(duì)應(yīng)的潮流算法結(jié)果，以此來(lái)電壓不穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)觀察依據(jù)，并為其后的相關(guān)工作提供對(duì)應(yīng)的可靠數(shù)據(jù)支撐與指導(dǎo)，與傳統(tǒng)形式的計(jì)算方式相比，該計(jì)算分析方式可較為準(zhǔn)確的指出造成電力系統(tǒng)出現(xiàn)電壓不穩(wěn)定的具體原因，并明確其不穩(wěn)定電壓產(chǎn)生的具體范圍?；钤陔S機(jī)負(fù)荷以及對(duì)應(yīng)風(fēng)速的狀況下顯示的電壓靈敏度指標(biāo)如下所示[2]。

（一）考慮滑差S 的潮流計(jì)算

按照以下公式進(jìn)行對(duì)應(yīng)的計(jì)算：S=n/n1，其中S 指的是電力系統(tǒng)的滑差，n 指的是轉(zhuǎn)子所處的轉(zhuǎn)速，n1指的是同步轉(zhuǎn)速。Pr=-（1-S）RrI2r/S，其中Rr 指的是異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的實(shí)際電阻，S 指的是滑差。由以上公式可以看出，若是S 發(fā)生變化，Pr 亦會(huì)同步發(fā)生變化。按照功率平衡原則來(lái)說(shuō)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組本身的機(jī)械功率與其有機(jī)功率始終保持在相等狀態(tài)，若是功率難以保持平衡，則需根據(jù)風(fēng)電機(jī)組所處的狀態(tài)以及變化需求進(jìn)行滑差S的定向調(diào)節(jié)，以此來(lái)維持二者始終處于平衡狀態(tài)[3]。綜合考慮風(fēng)電機(jī)組本身的滑差以及對(duì)應(yīng)的風(fēng)速隨機(jī)性變化，可列出對(duì)應(yīng)的潮流計(jì)算公式，按照其對(duì)應(yīng)的公式來(lái)分析其實(shí)際的變化情況：

（二）滑差后的靈敏度指標(biāo)

一般情況下在分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中變量中一系列較為微小的數(shù)量變化狀況時(shí)，可借助靈敏度等對(duì)應(yīng)的指標(biāo)來(lái)進(jìn)行計(jì)算與測(cè)量，以此來(lái)把握風(fēng)電系統(tǒng)電壓處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)具體的靈敏度，可以以下方程式來(lái)闡述風(fēng)電系統(tǒng)的潮流方程表達(dá)式：f（x，u，p）=0，方程表達(dá)式中的x 指的是系統(tǒng)中的狀態(tài)變量，u 指的是控制變量，p 則會(huì)通過(guò)實(shí)際參數(shù)展開(kāi)應(yīng)用，比如在無(wú)功負(fù)荷與有功負(fù)荷方面的應(yīng)用。據(jù)此，通過(guò)潮流可行解點(diǎn)線性化能夠得出以下較為完整的關(guān)系式：Δx=-Δu·σf/（σu）·[σf/σx]-1-Δp·σf/σp·[σf/σx]-1=ΔuSxu+ΔpSxp。試中Sxp指的是當(dāng)處于x 狀態(tài)變量時(shí)，參數(shù)p 變化時(shí)對(duì)應(yīng)的靈敏度，Sxu指的是當(dāng)處于x 狀態(tài)變量時(shí)，參數(shù)u 變化時(shí)對(duì)應(yīng)的靈敏度[4]。

（三）風(fēng)電并網(wǎng)后電力系統(tǒng)電壓技術(shù)相關(guān)規(guī)定

按照上述的分析以及實(shí)際狀況來(lái)講，在進(jìn)行風(fēng)電并網(wǎng)之后，電力系統(tǒng)本身的電壓穩(wěn)定性明確受到了不同程度的影響。為協(xié)調(diào)好電網(wǎng)與風(fēng)力發(fā)電機(jī)組間的運(yùn)行關(guān)系，我國(guó)先后出臺(tái)了一系列專業(yè)的技術(shù)規(guī)定，并對(duì)風(fēng)電機(jī)組在并網(wǎng)后的系列電力調(diào)度過(guò)程提出了各種細(xì)致的要求。具體的要求主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

其一，若是風(fēng)電在完成并網(wǎng)活的運(yùn)行途中出現(xiàn)電壓震蕩的狀況，應(yīng)向電網(wǎng)調(diào)度管理部門呈送對(duì)應(yīng)的報(bào)告已說(shuō)明具體的情況，在電壓處于不穩(wěn)定的狀態(tài)時(shí)禁止私自合閘送電；其二，該次技術(shù)規(guī)范明確規(guī)定了風(fēng)電機(jī)組在完成并網(wǎng)后的系列運(yùn)行電力偏差，在電壓偏差控制在10%以內(nèi)時(shí)，可維持風(fēng)電機(jī)組保持正常運(yùn)行；其三，若是風(fēng)電機(jī)組超過(guò)電壓穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)值的15%，應(yīng)立即將其停止以避免其導(dǎo)致更廣范圍的損害，還需按照國(guó)家的相關(guān)規(guī)定以及行業(yè)安全法則采取對(duì)應(yīng)的措施來(lái)解決對(duì)應(yīng)的問(wèn)題，如此才可最大限度地避免風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度的負(fù)面影響，維持電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行[5]。

結(jié)語(yǔ)：探索風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的影響，文章從電力系統(tǒng)頻率波動(dòng)以及電壓穩(wěn)定性方面，在風(fēng)電并網(wǎng)后對(duì)電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行各方面的影響進(jìn)行了論述與分析。并借助后續(xù)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了驗(yàn)證，再結(jié)合系列的數(shù)據(jù)計(jì)算分析對(duì)研究的中心內(nèi)容進(jìn)行了檢驗(yàn)，證明了其研究觀點(diǎn)的正確性。風(fēng)力發(fā)電作為一種無(wú)能耗與無(wú)污染的綠色發(fā)電工程，在其后的電力系統(tǒng)發(fā)展中必將扮演著越來(lái)越重要的角色，并承擔(dān)更加重要的使命與責(zé)任，因此對(duì)電力系統(tǒng)中存在的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究與探討并促進(jìn)其的穩(wěn)步發(fā)展，對(duì)于我國(guó)整體電力系統(tǒng)的快速發(fā)展有著積極的意義。