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

關(guān)鍵詞：風(fēng)電場(chǎng)；配電網(wǎng)；電壓穩(wěn)定；無(wú)功補(bǔ)償；集中與分散接入

中圖分類(lèi)號(hào)：TM712 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-7344（2018）27-0123-01

前 言

風(fēng)電場(chǎng)一般地處偏遠(yuǎn)地區(qū)額，且風(fēng)電場(chǎng)輸出功率受地區(qū)氣候、風(fēng)力等自然環(huán)境的影響很大，輸電線路的電壓波動(dòng)很大，電壓控制難度高，并入配電網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)電壓的穩(wěn)定性問(wèn)題突出，嚴(yán)重制約著風(fēng)電接入配電網(wǎng)的發(fā)展。為了探究風(fēng)電場(chǎng)接入配電網(wǎng)后在不同運(yùn)行條件下對(duì)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(diǎn)圖為例進(jìn)行分析。

1 基于異步機(jī)組風(fēng)力發(fā)電的分析

1.1 無(wú)功補(bǔ)償?shù)挠绊?/p>

由于異步發(fā)電機(jī)在有功出力的同時(shí)，需從系統(tǒng)吸收無(wú)功，因此風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償對(duì)系統(tǒng)的電壓影響很大。在補(bǔ)償前，風(fēng)電場(chǎng)的異步發(fā)電機(jī)在輸出有功的同時(shí)需要吸收大量的無(wú)功，從而增加系統(tǒng)的損耗，風(fēng)電場(chǎng)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(yán)重影響了配電網(wǎng)的電能質(zhì)量。補(bǔ)償后，風(fēng)電場(chǎng)有功輸出越大，風(fēng)電場(chǎng)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(guò)一定值后，風(fēng)電場(chǎng)母線電壓越來(lái)越高，將引發(fā)功率倒送，電壓閃變及波動(dòng)過(guò)大等問(wèn)題。

1.2 有功功率的影響

在配電網(wǎng)饋線節(jié)點(diǎn)5接入風(fēng)電場(chǎng)。如圖2所示，配電線路接入風(fēng)電后各節(jié)點(diǎn)電壓在一定范圍內(nèi)隨著風(fēng)電場(chǎng)的有功功率的增加而增大，且越是靠近風(fēng)電場(chǎng)接入點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)電壓增加越明顯，如節(jié)點(diǎn)6。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)有功輸出較小時(shí)，可由風(fēng)電場(chǎng)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(fēng)電接入點(diǎn)上線路的各節(jié)點(diǎn)電壓。但若風(fēng)電有功功率輸送大于該線路各節(jié)點(diǎn)的總負(fù)荷功率時(shí)，將通過(guò)該線路輸送功率給其他的饋線，線路損耗又會(huì)隨著輸送功率的不斷增加而增大，風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)該線路的節(jié)點(diǎn)電壓提高作用會(huì)不斷減弱。所以，當(dāng)出現(xiàn)以上情況時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低系統(tǒng)電壓以調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)接入線路后節(jié)點(diǎn)電壓抬高的情況。

風(fēng)電場(chǎng)的集中與分散接入：

如圖3所示，在風(fēng)電場(chǎng)總有功功率輸出相同的前提下，在風(fēng)電場(chǎng)的不同節(jié)點(diǎn)分別以集中和分散的方式接入配電網(wǎng)。可見(jiàn)，風(fēng)電場(chǎng)分散（同時(shí)從節(jié)點(diǎn)5、17）接入時(shí)，相比集中接入（集中在節(jié)點(diǎn)5或集中在節(jié)點(diǎn)17）時(shí)系統(tǒng)母線電壓（節(jié)點(diǎn)1）有很顯著的提高。當(dāng)系統(tǒng)母線電壓提高時(shí)，配電網(wǎng)其他線路的節(jié)點(diǎn)電壓也會(huì)相應(yīng)的提高。故在風(fēng)電場(chǎng)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(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)分析

2.1 功率因素的影響

如圖4所示可得：①在風(fēng)電場(chǎng)有功輸出相同的前提下，風(fēng)電機(jī)組在不同功率因素下對(duì)配電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)的影響有很大不同；②但風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在滯后功率因數(shù)時(shí)，在向配電網(wǎng)輸送有功功率的同時(shí)也輸送了一定的無(wú)功功率，有效的改善了配電網(wǎng)饋線的電壓。反之，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行在超前功率因素下，會(huì)吸收系統(tǒng)的無(wú)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(wú)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(wú)功功率越大，電壓下降幅度越大。

所以，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)采用雙饋機(jī)組發(fā)電時(shí)，應(yīng)運(yùn)行在滯后功率因數(shù)方式下以充分發(fā)揮其無(wú)功調(diào)節(jié)的優(yōu)勢(shì)。

2.2 風(fēng)電場(chǎng)的集中與分散接入

與基于異步機(jī)組風(fēng)力發(fā)電同理，風(fēng)電場(chǎng)總有功功率輸出相同的前提下，基于雙饋機(jī)組的風(fēng)電場(chǎng)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(yǔ)

綜上所述，風(fēng)電場(chǎng)的無(wú)功補(bǔ)償、有功功率、機(jī)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(fēng)電場(chǎng)發(fā)展方案時(shí)應(yīng)從上述因素進(jìn)行綜合考慮。

參考文獻(xiàn)

[1]王承煦，張 源.風(fēng)力發(fā)電[M].中國(guó)電力出版社，2003.

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

收稿日期：2018-8-17