分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響分析

李春賓

摘要：在國(guó)家對(duì)能源重視程度日趨提高背景下，人們積極探索了新能源，風(fēng)能作為新能源的一種形式，開(kāi)發(fā)風(fēng)能并利用風(fēng)能發(fā)展已經(jīng)成為當(dāng)前社會(huì)背景下解決能源緊缺問(wèn)題的重要手段之一。發(fā)展風(fēng)能不僅能夠節(jié)約非可再生能源，同時(shí)也能夠促進(jìn)低碳環(huán)保經(jīng)濟(jì)發(fā)展，為此，風(fēng)力發(fā)電已經(jīng)成為世界上增長(zhǎng)速度最快的一種新能源。本文就重點(diǎn)分析了分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響。

關(guān)鍵詞：分布式；風(fēng)力發(fā)電；綜合負(fù)荷特性；影響

分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行不僅改變了所接入配電網(wǎng)的特性，同時(shí)也改變了其負(fù)荷構(gòu)成，在分布式風(fēng)力發(fā)電滲透率得到有效提升的背景下，分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)所接入配電網(wǎng)綜合負(fù)荷特性的影響也越來(lái)越大，為此，采取適合的方式來(lái)評(píng)估分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響程度是非常有必要的。

1 風(fēng)力發(fā)電的兩種開(kāi)發(fā)模式

基于對(duì)風(fēng)力發(fā)電的了解與分析，發(fā)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電主要采用了兩種形式。一是集中式，該種形式主要是指風(fēng)力發(fā)電主網(wǎng)中并入了較多百萬(wàn)甚至千萬(wàn)kW級(jí)的大規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)，其在并入過(guò)程中會(huì)采取220kV或220kV以上的電壓；二是分散式，該種形式主要是指配網(wǎng)中并入了萬(wàn)kW級(jí)小規(guī)模風(fēng)電場(chǎng)，且其在并入過(guò)程中所采取的電壓僅為110kV或110kV以下。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電采用分散式形式時(shí)，風(fēng)力發(fā)電在接入配網(wǎng)過(guò)程中所形成的電源為分布式電源，此時(shí)對(duì)風(fēng)力發(fā)電傳統(tǒng)的綜合負(fù)荷特性會(huì)產(chǎn)生一定的影響，基于以往研究證明，在該種狀態(tài)下綜合負(fù)荷特性會(huì)改變?yōu)閺V義負(fù)荷。在國(guó)家不斷發(fā)展?fàn)顟B(tài)下，分布式風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)容量呈現(xiàn)整體上升趨勢(shì)，此時(shí)對(duì)綜合負(fù)荷特性影響更加明顯，要想找出相應(yīng)影響規(guī)律，則必須在解決實(shí)際工程與理論之前存在的問(wèn)題，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行負(fù)荷建模。

2 分布式風(fēng)力發(fā)電的仿真方案

當(dāng)風(fēng)力發(fā)電采用分散形式時(shí)，其作為分布式電源接入配網(wǎng)，此時(shí)對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響主要體現(xiàn)在接入點(diǎn)位置以及接入容量?jī)煞矫妫敫鼫?zhǔn)確的探究其影響，則必須制定合理方針?lè)桨浮Ｏ旅婀P者就具體分析本次所使用的具體仿真方案。

此次研究對(duì)象為IEEE14節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)，當(dāng)配電網(wǎng)中尚未介入任何分布式電源狀態(tài)時(shí)，其10kv母線在發(fā)生0.2s甚至以上短路故障后，母線電壓明顯出現(xiàn)跌落情況，基于數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，其跌落大約為20%。從故障發(fā)生時(shí)刻作為起始點(diǎn)開(kāi)始計(jì)時(shí)，到最終故障暫停為結(jié)束，整個(gè)階段所記錄的數(shù)據(jù)為綜合母線負(fù)荷特性數(shù)據(jù)，其中尚未包含分布式電源原始數(shù)據(jù)。

在接入風(fēng)機(jī)過(guò)程中，需要考慮風(fēng)機(jī)總負(fù)荷容量以及風(fēng)機(jī)接入方式，在IEEE14節(jié)點(diǎn)配電網(wǎng)中將風(fēng)機(jī)接入2，3，4，5，7節(jié)點(diǎn)上，測(cè)量出動(dòng)態(tài)綜合母線負(fù)荷特性數(shù)據(jù)。

3 分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響分析思路

基于分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響，筆者選擇了適合的分析對(duì)象，通常情況下可以將故障發(fā)生至故障暫停的過(guò)程分成四個(gè)階段，分別為前穩(wěn)態(tài)、暫態(tài)、后暫態(tài)以及后穩(wěn)態(tài)。

當(dāng)分布式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)處于暫態(tài)狀態(tài)下，對(duì)其動(dòng)態(tài)特性產(chǎn)生了直接的影響，在這一階段描述暫態(tài)重要程度的指標(biāo)可以定為相對(duì)于穩(wěn)態(tài)響應(yīng)的在暫態(tài)偏移量以及暫態(tài)過(guò)程持續(xù)時(shí)間。除此以外，基于暫態(tài)相應(yīng)指標(biāo)參數(shù)，還應(yīng)將暫態(tài)過(guò)程有功功率最大值、最小值、穩(wěn)態(tài)有功功率、擾動(dòng)前穩(wěn)態(tài)有功功率作為指標(biāo)參數(shù)。

4 特征差異式分析方法

特征差異分析方法主要是指分析不同數(shù)據(jù)之間相似程度，在找出權(quán)重系數(shù)與系統(tǒng)相似性之間影響的基礎(chǔ)上，合理劃分不同因素權(quán)重，進(jìn)而確定出最終的影響數(shù)值。

筆者在采用層次分析法給暫態(tài)過(guò)程中不同觀察點(diǎn)賦予不同權(quán)重值，直觀體現(xiàn)出分布式風(fēng)力發(fā)電中各個(gè)單元的重要性等級(jí)。在系統(tǒng)計(jì)算的基礎(chǔ)上，筆者得到受擾動(dòng)后直到功率到最大時(shí)的整個(gè)暫態(tài)過(guò)程持續(xù)時(shí)間t1權(quán)重系數(shù)為0.0625；風(fēng)力發(fā)電電網(wǎng)出現(xiàn)故障后由清除故障至最終達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)所用的時(shí)間t2權(quán)重系數(shù)為0.1875；故障開(kāi)始時(shí)有功功率的躍變量△p1權(quán)重系數(shù)為0.3125；功率出現(xiàn)波動(dòng)最大值直到后期穩(wěn)態(tài)功率的權(quán)重系數(shù)為0.4375。

5 接入方式對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響

在確定不同參數(shù)權(quán)重系數(shù)的基礎(chǔ)上，探究不同接入方式對(duì)綜合負(fù)荷特性產(chǎn)生的影響，為了提高探究質(zhì)量與有效性，筆者提出了三種研究方案。其一為以原始態(tài)值數(shù)據(jù)為基本指標(biāo)，差值計(jì)算不同接入方式下的有功數(shù)據(jù)；其二為以接入量占據(jù)分布式風(fēng)力發(fā)電總負(fù)荷比重為10%狀態(tài)下的有功數(shù)據(jù)作為基準(zhǔn)，差值計(jì)算遞增容量下數(shù)據(jù)值；其三以風(fēng)機(jī)容量每次增加10%容量時(shí)，差值計(jì)算相鄰兩組容量的有功差值，進(jìn)而得出相應(yīng)的變化規(guī)律。

筆者在使用不同方案探究接入方式對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響時(shí)，發(fā)現(xiàn)其影響因素主要有兩種，一是并網(wǎng)點(diǎn)與綜合母線之間的距離；二是并網(wǎng)點(diǎn)所在供電回路中的整體負(fù)荷水平。兩種因素所產(chǎn)生的影響大小并不相同，其中接入容量越大，對(duì)故障切除后穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間的影響更大，會(huì)造成達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)間明顯延長(zhǎng)，而并網(wǎng)點(diǎn)與綜合母線之間的距離越大，影響程度反而越小。

6 總結(jié)

綜上所述，在分布式風(fēng)力發(fā)電技術(shù)應(yīng)用范圍越來(lái)越大的背景下，準(zhǔn)確評(píng)估分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響具有重要意義，基于筆者研究發(fā)現(xiàn)，隨著并網(wǎng)電鋸綜合母線距離的增加，分布式風(fēng)力發(fā)電對(duì)綜合負(fù)荷特性的影響越小，反之則越大，與并網(wǎng)容量比例之間呈現(xiàn)出反比關(guān)系。期望本文所提出的定量評(píng)價(jià)指標(biāo)可以為更多風(fēng)力發(fā)電研究人員提供參與借鑒。

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