探討風電接入對配電網(wǎng)電壓穩(wěn)定的影響

摘 要：目前我國風力發(fā)電處于快速發(fā)展階段，風力發(fā)電相關(guān)技術(shù)也在不斷提高和完善，風電并網(wǎng)和消納問題是目前最為關(guān)注的一個熱點。提高配電網(wǎng)接納風電的能力，保證電力系統(tǒng)的安全可靠運行，直接關(guān)系到風電的可持續(xù)發(fā)展。本文從無功、有功、功率因數(shù)及風電接入方式等不同方面去分析風電并入配電網(wǎng)后對電壓穩(wěn)定產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：風電場；配電網(wǎng)；電壓穩(wěn)定；無功補償；集中與分散接入

中圖分類號：TM712 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）27-0123-01

前 言

風電場一般地處偏遠地區(qū)額，且風電場輸出功率受地區(qū)氣候、風力等自然環(huán)境的影響很大，輸電線路的電壓波動很大，電壓控制難度高，并入配電網(wǎng)對系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性問題突出，嚴重制約著風電接入配電網(wǎng)的發(fā)展。為了探究風電場接入配電網(wǎng)后在不同運行條件下對電壓穩(wěn)定性的影響，以圖1所示的配電網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點圖為例進行分析。

1 基于異步機組風力發(fā)電的分析

1.1 無功補償?shù)挠绊?/p>

由于異步發(fā)電機在有功出力的同時，需從系統(tǒng)吸收無功，因此風電場的無功補償對系統(tǒng)的電壓影響很大。在補償前，風電場的異步發(fā)電機在輸出有功的同時需要吸收大量的無功，從而增加系統(tǒng)的損耗，風電場的母線電壓和系統(tǒng)電壓隨著有功輸出的增加不斷下降，嚴重影響了配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。補償后，風電場有功輸出越大，風電場母線電壓和系統(tǒng)電壓持續(xù)升高，在一定范圍內(nèi)可有效減小線路損耗。但超過一定值后，風電場母線電壓越來越高，將引發(fā)功率倒送，電壓閃變及波動過大等問題。

1.2 有功功率的影響

在配電網(wǎng)饋線節(jié)點5接入風電場。如圖2所示，配電線路接入風電后各節(jié)點電壓在一定范圍內(nèi)隨著風電場的有功功率的增加而增大，且越是靠近風電場接入點的節(jié)點電壓增加越明顯，如節(jié)點6。當風電場有功輸出較小時，可由風電場向就近的配電饋線供電，減小外網(wǎng)的輸送功率，有效降低線路的損耗，從而提升了風電接入點上線路的各節(jié)點電壓。但若風電有功功率輸送大于該線路各節(jié)點的總負荷功率時，將通過該線路輸送功率給其他的饋線，線路損耗又會隨著輸送功率的不斷增加而增大，風電場接入對該線路的節(jié)點電壓提高作用會不斷減弱。所以，當出現(xiàn)以上情況時，應(yīng)適當降低系統(tǒng)電壓以調(diào)節(jié)風電場接入線路后節(jié)點電壓抬高的情況。

風電場的集中與分散接入：

如圖3所示，在風電場總有功功率輸出相同的前提下，在風電場的不同節(jié)點分別以集中和分散的方式接入配電網(wǎng)?？梢?，風電場分散（同時從節(jié)點5、17）接入時，相比集中接入（集中在節(jié)點5或集中在節(jié)點17）時系統(tǒng)母線電壓（節(jié)點1）有很顯著的提高。當系統(tǒng)母線電壓提高時，配電網(wǎng)其他線路的節(jié)點電壓也會相應(yīng)的提高。故在風電場總有功功率輸出相同的前提下，應(yīng)分散式接入配電網(wǎng)，可有效提高配電網(wǎng)的總體電壓水平。

2 基于雙饋機組的風電場分析

2.1 功率因素的影響

如圖4所示可得：①在風電場有功輸出相同的前提下，風電機組在不同功率因素下對配電網(wǎng)各節(jié)點的影響有很大不同；②但風電機組運行在滯后功率因數(shù)時，在向配電網(wǎng)輸送有功功率的同時也輸送了一定的無功功率，有效的改善了配電網(wǎng)饋線的電壓。反之，當風電機組運行在超前功率因素下，會吸收系統(tǒng)的無功功率，從而導(dǎo)致配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓下降。且所消耗的無功功率與功率因素成反比，功率因數(shù)越小，吸收系統(tǒng)的無功功率越大，電壓下降幅度越大。

所以，當風電場采用雙饋機組發(fā)電時，應(yīng)運行在滯后功率因數(shù)方式下以充分發(fā)揮其無功調(diào)節(jié)的優(yōu)勢。

2.2 風電場的集中與分散接入

與基于異步機組風力發(fā)電同理，風電場總有功功率輸出相同的前提下，基于雙饋機組的風電場分散接入相比集中接入配電網(wǎng)系統(tǒng)電壓有顯著的提高。這里不再贅述。

3 結(jié)束語

綜上所述，風電場的無功補償、有功功率、機組功率因數(shù)及接入位置和方式可影響配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性，在規(guī)劃風電場發(fā)展方案時應(yīng)從上述因素進行綜合考慮。

參考文獻

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[2]裴 瑋，盛 鵑，孔 力.分布式電源對配網(wǎng)供電電壓質(zhì)量的影響和改善[J].中國電機工程學報，2008，28（13）：152～157.

收稿日期：2018-8-17