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1、風電并網對電網的影響及其策略李夢云（武漢理工大學自動化學院，湖北武漢430070）【摘 要】目前，中國風電已超核電成為第三大主力電源。但風力電場等分布式電源對電力網絡的日益滲透的同時，給現代電力系統(tǒng)帶來了很多方面的影響，比如改變了電力網絡中能量傳遞的單向性，對現有配電網的穩(wěn)定性產生較大的影響（尤其是對電網電壓穩(wěn)定性的影響）。因此，對風電并入配電網后產生的影響及其應對策略進行相關的研究是非常具有現實意義的。介紹了風力發(fā)電目前的發(fā)展狀況和風電接入電網后對電力系統(tǒng)帶來的影響，尤其是針對風電場并網后對電網的穩(wěn)態(tài)電壓的穩(wěn)
2、定性，以風速和風電機組的功率因數作為影響因素，從原理上，分別分析其對含風電場的電網的穩(wěn)態(tài)電壓的影響。最后在此基礎上，提出初步的應對策略。..關鍵詞風力發(fā)電；電網；穩(wěn)態(tài)電壓；影響；策略0 前言隨著日益增長的電力負荷、能源的短缺、環(huán)境惡化的愈發(fā)嚴重，以及用戶要求電能質量的提高，大家越來越關注DG（分布式發(fā)電）。研究表明，分布式發(fā)電的發(fā)展可以反映能源的綜合運用、電力行業(yè)的服務程度和環(huán)境保護的提升。尤其是其中的風力資源，因為其是可再生能源、開發(fā)潛力大、環(huán)境和經濟效益好，因此得到了廣泛的應用，使風力發(fā)電成為分布式發(fā)電中重
3、要的發(fā)展方向，同時也使其成為一種當今新型能源中發(fā)展迅速的發(fā)電方式。1 風電并網對電力系統(tǒng)的影響風電場并入配電網，使輸電網對部分地區(qū)的電力輸送壓力得到緩解和電力系統(tǒng)的網損得到改善的同時，也對電力系統(tǒng)產生了許多不好的影響如電壓波動、閃變等。同時由于風具有隨機性，其輸入電網的有功和無功有很大的波動性。風速的不可預測這一特性，使我們不能對風電進行準確而又可靠地出力預測，我們需要更加注重負荷跟蹤、備用容量等，提高了風電場的運行成本。風電并網增加電力系統(tǒng)調峰調頻的難度，不僅需要風電場容量，而且需要風電場快速響應負荷變化；風
4、電機組并網時，會不可避免的對電網有沖擊電流。風電場與電網的聯絡線的潮流的雙向性，使并網后的電網的繼電保護的保護配置提高了要求。2 風電并網對電網電壓的影響配電網的電壓分布情況由電力系統(tǒng)的潮流所決定，當電力網絡中電源功率和負荷發(fā)生變化時，將會引發(fā)電力網絡各個母線的節(jié)點產生變化。對風電并網的配電網來說，風電場的功率的波動會影響電網電壓出現偏移。由于風電場接入配電網后，風電場的接入點的變化、有功功率和無功功率的不平衡等，會導致無功功率從無功源流向負荷。風電場的電壓偏移會影響風電場的接入容量和風電并網后電力系統(tǒng)的安全運
5、行。2.1 風速變化對配電網電壓的影響將接入風電場的配電網系統(tǒng)的供電線路作等值電路，則風電場并網點至無限大系統(tǒng)兩端的電壓降落為：U1-U2=I(R1+R2+jX1+jX2)（1）上式中，U1為風電場的輸出電壓，U2為電網電壓，R1、X1表示風電場的電阻和電抗，R2、X2表示電網的電阻和電抗。取流入風電場的功率方向為正。由于風電場的視在功率S=P+jQ=U1I可以求得電流I。并進一步得到U1-U2=[P(R1+R2)+Q(X1+X2)]/U1+j[P(X1+X2)-Q(R1+R2)]/U1（2）上式中等號后的前一
6、部分為電壓降落的橫向量，意義為電壓幅值的大??；后一部分為縱向量，意義為電壓相角的大小。近似計算的時候，可以忽略電壓降落的橫分量。可得：U1-U2=[P(R1+R2)+Q(X1+X2)]/U1（3）由于線路上流經的無功功率對電壓的偏差產生影響。在配網中的線路的分布電容較小的情況下，若風電機組為恒速風電機組，風電機組的有功功率增大時，其吸收的無功功率也會隨著增長。此時，線路電抗的無功功率會隨著線路流經的有功功率的增加而增長，如果PR+QX>0，電網側電壓高于風電場的電壓。若風電機組為恒功率變速風電機組，可以通
7、過解耦控制有功功率和無功功率，使風電場和電網實現有功功率的交換。不過電壓也可以能在風電機組輸出的有功功率大的時候降低，因為其有功功率經過線路時消耗了無功功率。在配網中的線路的分布電容較大的情況下，不管是基于恒速風電機組的風電場還是基于恒功率變速風電機組的風電場，若其風電機組發(fā)出的有功功率較小甚至停發(fā)，電網側電壓會在線路容性充電功率的影響下稍微低于風電場的電壓。由上述可知，當風電場的有功功率和無功功率變化時，會導致風電場側的電壓隨之改變。而風電場側也會進一步影響到全電力網絡的潮流分布。2.２ 不同功率因數對配電網
8、電壓的影響目前國內主流風電機組為雙饋式風電機組，由于其可以通過對變流器的控制源的觸發(fā)角的改變來調節(jié)其在發(fā)電機的轉子側的逆變器的功率角，進而達到控制其無功的目的。因為風電機組的有功功率P跟功率因數有關,P可以用電壓U、電流I和功率因數的乘積表示。假設P不變，在功率因數增大的情況下，若I增大，因為UI減小，則U減小。若I減小，因為電阻和電抗不變，功率因數角減小，則U減小。所以若風電場中的風
