淺析分散式風電場對配網電壓穩定性影響

張朝坤

（安徽龍源風力發電有限公司）

淺析分散式風電場對配網電壓穩定性影響

張朝坤

（安徽龍源風力發電有限公司）

配網系統的電壓穩定性在接入分散式風電場之后就會受到影響，為此，本文對在接入風電場前后配網的各個節點的電壓的變化情況進行了分析。通過相應的仿真模型，對其進行仿真研究。只有保障配網電壓的穩定性，才能保障供電的質量和穩定性。

配網電壓；穩定性；分散式風電場

引言

風電場的容量越大，就會對配網系統產生越大的影響，為了保證配網電壓的穩定性，必須對分散式風電場會配網電壓穩定性的影響進行研究。在運行的過程中，風電場會發出有功功率，并且吸收配電系統中的無功功率。因此可以將風電場的無功功率視為正無功負荷，無功負荷的強度和電壓的穩定性呈正相關關系，而且無功功率還具有隨機性和波動性，加上有功功率的相關影響，導致風電場電壓穩定問題非常復雜。

1 穩態電壓分布受到分散式風電并網的影響

輻射狀的傳統配電網如果處于穩態運行狀態，那么沿著饋線潮流的方向，電壓由高到低。如果不改變穩態運行并接入了DG，受到DG所輸出的武功支持的影響，以及饋線上的傳輸功率減小的影響，各負荷節點處的電壓都會出現升高。此時DG的總容量和位置會直接影響電壓被抬高的多少。

此時應該對安裝DFIG后的負荷節點處的電壓和元配電網的電壓進行對比。假設原配電網絡母線為A，其輸出功率為S1，負荷端電壓的額定電壓是UN，此時母線的輸出功率為：

電壓降落在線路中的縱分量和橫分量為：

負載端的母線電壓用公式（3）表示：

配電網在安裝DFIG后，其中的母線VS點具有如下的輸出功率：

電壓降落在線路中的縱分量和橫分量為：

負載端的母線電壓用公式（6）表示：

通過上面的公式我們可以發現，電能在具體的線路傳輸中，特別是在線路長和負載重的配電線上會出現很大的電壓落差，最終導致系統末端產生較低的電壓，很難使供電要求得到滿足。通過對比可以發現，在將適量的DFIG安裝好之后，使得從系統傳輸過來的功率得以減少，并且降低線路的壓降，進一步地改善負荷母線的電壓水平[1]。通過上述的公式可以發現DFIG的功率特性與電壓的改善情況具有密切關系。

2 穩態電壓分布受到分散式風電并網影響的仿真分析

通過MATLAB軟件將35kV標準放射型配電網搭建起來。同時以雙饋異步電機的PQ數學模型為根據，將風電場等值模型在MATLAB軟件中搭建出來。在算例中采用1.05母線電壓標幺值，0.85的負荷功率，10Ω的基準阻抗，100MW的基準容量。

2.1 臨界最小短路容量受到的風電滲透率的影響

隨著風電滲透率的增加，風電接入配網后期母線電壓和短路容量出現一定的變化。在配電網接入風電場之后，風電場就會向系統發出有功功率，從而將接近風電場并網節點的負荷提供出來。配網負荷會在風電滲透率不斷增加的同時而變得越來越低，臨界最小短路容量也會降低，這樣就導致其與實際短路容量之間具有越來越大的差距，而且在接近臨界電壓最小短路容量的過程中配電網的反應時間也會變得更長，因此加入風電場對配網的電壓穩定性起到了一定程度的促進作用。風電機組在配電網中接入之后，在風電滲透率越來越高的同時，負荷母線會具有越來越低的穩定電壓指標，而且臨界最小短路容量也會相應的減少，其表明了負荷母線在當前運行狀態下的電壓穩定程度，該數值越低就表明電壓崩潰發生的可能越小。因此風電機組并網使得配電網的電壓穩定極限得以提升[2]。

2.2 臨界最小短路容量受到的風電場功率因數的影響

如果φ＞0，那么風電場發出的無功功率會隨著功率因素的增加而減少，這時候會加大最小短路容量，并且相應的加大配網電壓不穩定的可能性。如果φ＜0，風電場就會對無功進行消耗，提升了電壓穩定指標，所以電壓不穩定的主要因素就是無功的缺乏。接入風電場雖然可能會降低系統的無功，然而因為能夠使總負荷的有功功率得以降低，所以還是能夠促進配網電壓的穩定。

2.3 配網電壓受到的風場有功出力的影響

電壓在風電場有功出力變大的同時會逐漸上升，這主要是因為雙饋異步電機組成的風電場在有功出力增加的同時可以解耦控制無功和有功，所以在運行的過程中不用再吸收電網的無功功率。

3 結語

經過研究，本文得出如下結論：①風電機組在并網之后能夠使配網的電壓穩定極限變得更高，因此系統會形成更加穩定的電壓；②接入風電場雖然可能會降低系統的無功，然而因為能夠使總負荷的有功功率得以降低，所以還是能夠促進配網電壓的穩定。

[1]王旭強，劉廣一.分布式電源接入下配電網電壓無功控制效果分析[J].電力系統保護與控制，2014，42（1）：47～52.

[2]孫偉偉，付蓉，陳永華.計及無功裕度的雙饋風電場無功電壓協調控制[J].電力自動化設備，2014，34（10）：81～85.

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1004-7344（2016）20-0071-01

2016-6-27