電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的處理方法分析

劉世增，張華晟，馬 創(chuàng)，鄭凇銘，高 晗，李 杰

（中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司超高壓輸電公司大理局，云南 大理 671099）

1 概述

風(fēng)電場(chǎng)是我國(guó)所提倡的環(huán)保型能源生產(chǎn)主要方式之一，其相對(duì)于傳統(tǒng)的火電廠而言，清潔度更高，但是一直以來(lái)，困擾風(fēng)電場(chǎng)發(fā)展的問(wèn)題是其本身的供電穩(wěn)定性不夠，可能會(huì)出現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)和平衡點(diǎn)失衡的情況，導(dǎo)致實(shí)際用電困難。所以，我國(guó)始終沒(méi)有用風(fēng)電場(chǎng)來(lái)替代火電廠，并且允許火電廠一直存在。為更好地提升風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行效率，目前最核心的內(nèi)容是做好電力系統(tǒng)潮流計(jì)算，通過(guò)其對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)各項(xiàng)數(shù)據(jù)內(nèi)容的綜合評(píng)估，來(lái)協(xié)調(diào)風(fēng)電場(chǎng)的內(nèi)容，確保風(fēng)電場(chǎng)的數(shù)據(jù)始終穩(wěn)定，保證供電穩(wěn)定性的提升。但目前來(lái)看，電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中對(duì)風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的處理辦法還不夠妥善，其主要的辦法較多，但是立刻發(fā)揮作用的較少，都有一定的遲滯性，是未來(lái)需要改善的。

2 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)處理方法的重要性

2.1 提升風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性

風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行中，因風(fēng)速、風(fēng)量等會(huì)產(chǎn)生供電不穩(wěn)定的情況，但為更好確保供電，實(shí)質(zhì)上風(fēng)電場(chǎng)除了利用自然風(fēng)力以外，還有其他的配套設(shè)施，保證風(fēng)電場(chǎng)可以二十四小時(shí)發(fā)電。但一直以來(lái)，難以解決的問(wèn)題是風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)和平衡點(diǎn)會(huì)因?yàn)橐恍┎淮_定因素影響而出現(xiàn)失衡的狀態(tài)，為更好協(xié)調(diào)相應(yīng)問(wèn)題，則需要在風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)與平衡點(diǎn)失衡后，快速地恢復(fù)二者的平衡。其核心辦法就是利用電力系統(tǒng)潮流計(jì)算找到平衡點(diǎn)所在，并通過(guò)實(shí)際引導(dǎo)，促進(jìn)平衡的誕生。正因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)潮流計(jì)算具有如此的效能，則可以保證風(fēng)電場(chǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2.2 提升潮流計(jì)算穩(wěn)定性

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算受到影響的因素較多，但多數(shù)內(nèi)容都可以被有效克服，唯獨(dú)風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)若出現(xiàn)了問(wèn)題，會(huì)對(duì)計(jì)算產(chǎn)生致命性的影響。主要是風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)所牽涉的內(nèi)容過(guò)多，各項(xiàng)內(nèi)容錯(cuò)綜復(fù)雜直接導(dǎo)致計(jì)算數(shù)據(jù)流的混亂，在大量數(shù)據(jù)纏繞一起的時(shí)候，電力系統(tǒng)潮流計(jì)算也無(wú)法開(kāi)展計(jì)算，導(dǎo)致算法徹底失效。而風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)處理辦法可以很好地穩(wěn)定節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)容，讓風(fēng)電場(chǎng)所有數(shù)據(jù)回歸正常，尤其是可以很好地解決風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)與平衡點(diǎn)失衡的問(wèn)題，從而促進(jìn)數(shù)據(jù)流的規(guī)整化。也意味著電力系統(tǒng)潮流計(jì)算可以繼續(xù)發(fā)揮效力，而不會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)電力系統(tǒng)潮流計(jì)算穩(wěn)定性不足的情況。

2.3 可以對(duì)風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)進(jìn)行評(píng)估

電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的核心作用是對(duì)風(fēng)電場(chǎng)的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行評(píng)估，而風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)是一項(xiàng)綜合的數(shù)據(jù)內(nèi)容，其包含了風(fēng)電場(chǎng)的產(chǎn)出、損耗、以及不可抗力造成的低產(chǎn)情況等，所以風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)情況評(píng)估需要遵守實(shí)際情況，并且精確計(jì)算內(nèi)部數(shù)據(jù)內(nèi)容，才能得出相應(yīng)的結(jié)論。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算則是對(duì)內(nèi)部?jī)?nèi)容進(jìn)行計(jì)算的方式，其所可能出現(xiàn)得到產(chǎn)出、損耗以及低產(chǎn)情況，都可以在算式中體現(xiàn)出來(lái)，換句話(huà)說(shuō)，電力系統(tǒng)潮流計(jì)算讓整個(gè)電力系統(tǒng)生產(chǎn)流程變成完全數(shù)據(jù)化的內(nèi)容，所以可以很好地計(jì)算出風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)情況，對(duì)根據(jù)綜合情況進(jìn)行評(píng)估，找到其中出色的地方，并總結(jié)其中存在的問(wèn)題，為后續(xù)的生產(chǎn)提供一定的幫助。

2.4 減少電力供應(yīng)損耗

目前，電力系統(tǒng)潮流計(jì)算核心工作內(nèi)容就是為了更好地減少電力供應(yīng)損耗。在風(fēng)電場(chǎng)的生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的供應(yīng)損耗問(wèn)題，此問(wèn)題的出現(xiàn)，就導(dǎo)致原本的電能產(chǎn)量在運(yùn)輸?shù)倪^(guò)程中，出現(xiàn)了大量的消耗，從而影響了整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的電能綜合產(chǎn)量，也是風(fēng)電場(chǎng)無(wú)法比擬火電廠的根本原因之一。而電力系統(tǒng)潮流計(jì)算則是可以很好地通過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算的方式，找到電力供應(yīng)損耗的相應(yīng)內(nèi)容，確保電力供應(yīng)損耗的細(xì)節(jié)被發(fā)現(xiàn)，包含了其損耗的情況、損耗的方式等，并可以計(jì)算出其是否可以進(jìn)行改進(jìn)，從而解決電力供應(yīng)損耗過(guò)大的問(wèn)題。

3 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的處理方法

3.1 對(duì)風(fēng)電場(chǎng)功率曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)

想要處理風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題，則在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中，還是需要做好基礎(chǔ)內(nèi)容的調(diào)整，這和算法本身有著密切的關(guān)系。在解決此問(wèn)題的時(shí)候，需要知道的是風(fēng)電系統(tǒng)的潮流計(jì)算主要是利用電流、電壓、電阻、電容四方面，此四個(gè)方面是電力系統(tǒng)中最基礎(chǔ)的組成部分，雖然每一個(gè)部分的內(nèi)容都非常簡(jiǎn)單，但是四個(gè)方面內(nèi)容可以無(wú)窮組合，從而形成更高階的內(nèi)容，給解答問(wèn)題帶來(lái)一定難度。電力系統(tǒng)潮流計(jì)算就是從這四個(gè)方面對(duì)額定時(shí)間段內(nèi)電流供應(yīng)情況進(jìn)行分析，以確保電力系統(tǒng)供應(yīng)過(guò)程中，始終處于穩(wěn)定的電壓調(diào)控狀態(tài)，即調(diào)節(jié)風(fēng)電場(chǎng)的功率曲線變化穩(wěn)定程度。也就是說(shuō)，風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的變化，實(shí)質(zhì)上和功率曲線有著很大的關(guān)系，雖然不能直接控制風(fēng)電場(chǎng)的節(jié)點(diǎn)變化內(nèi)容，但是從根本上來(lái)看，可以很好地進(jìn)行功率曲線的控制，尤其是保證功率曲線的穩(wěn)定，讓其始終處于一個(gè)平滑的狀態(tài)。同時(shí)，潮流計(jì)算時(shí)，有用功和無(wú)用功之間始終保持著對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。即無(wú)論是有用功還是無(wú)用功，都必須要協(xié)調(diào)，一份有用功的產(chǎn)出，必然要有一份無(wú)用功對(duì)應(yīng)，才能形成一個(gè)平衡，否則會(huì)出現(xiàn)失衡的問(wèn)題。而想要避免初始節(jié)點(diǎn)低于平衡節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題，就要增加潮流計(jì)算中的有用功節(jié)點(diǎn)，縮小無(wú)用功節(jié)點(diǎn)部分。也就是說(shuō)，在已經(jīng)維持了平衡的情況下，有用功和無(wú)用功是可以調(diào)節(jié)的，只要在合理內(nèi)，就能依靠既定平衡來(lái)形成另一個(gè)平衡，從而保證整體的內(nèi)容更加的流暢。

3.2 減小電流初始供應(yīng)與輸送之間的滑差

影響風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的核心要素之一是滑差，由于滑差的出現(xiàn)，會(huì)讓風(fēng)電場(chǎng)的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)嚴(yán)重的電壓、電流問(wèn)題，直接導(dǎo)致初始供應(yīng)和輸送之間的平衡被打破，從而影響風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際生產(chǎn)。所以，減少電力初始供應(yīng)關(guān)于輸送之間的滑差，也是電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中風(fēng)電場(chǎng)潮流控制的方法。就是說(shuō)，為了更好地保證電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的穩(wěn)定性，要盡可能地降低滑差的影響，當(dāng)滑差影響低到了一定的程度以后，也就意味著實(shí)際的計(jì)算會(huì)更加趨向于準(zhǔn)確，而不會(huì)出現(xiàn)太大的波動(dòng)，尤其是受滑差影響情況會(huì)大大改善。其主要的操作辦法有兩個(gè)：第一種是運(yùn)用新型異步電動(dòng)機(jī)，提升初始電力供應(yīng)的強(qiáng)度，增加電力供應(yīng)初級(jí)階段的功率值。是指為了更好地保證滑差不會(huì)太大，就直接通過(guò)異步電動(dòng)機(jī)來(lái)增加初始的功率，通過(guò)初始功率的強(qiáng)化，來(lái)穩(wěn)定滑差，將滑差控制在一個(gè)穩(wěn)定的范圍之內(nèi)。第二種是縮小電力初始供應(yīng)與后期傳輸之間的滑差，在于以均衡點(diǎn)作為初始供電和傳輸供電功率的中間值。是指在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中，將均衡點(diǎn)作為主要計(jì)算的內(nèi)容，而不再是直接通過(guò)計(jì)算出施工點(diǎn)和傳輸供電功率來(lái)完成，保證滑差的問(wèn)題不會(huì)過(guò)于頻繁。

3.3 電磁轉(zhuǎn)動(dòng)頻率同步調(diào)節(jié)法

為更好地調(diào)整風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)，利用電力系統(tǒng)潮流計(jì)算來(lái)進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的調(diào)整成為了一種有效的辦法，其中常見(jiàn)的一種被稱(chēng)為同步調(diào)節(jié)法，即是說(shuō)，通過(guò)讓電磁轉(zhuǎn)動(dòng)頻率達(dá)到同一個(gè)頻率，從而保證協(xié)調(diào)性和穩(wěn)定性。具體做法是，電磁轉(zhuǎn)動(dòng)頻率的調(diào)整需明確電流供應(yīng)的周期運(yùn)行規(guī)律，再具體確定電磁轉(zhuǎn)動(dòng)的調(diào)節(jié)頻率和趨向。在了解具體數(shù)據(jù)后，才能進(jìn)行后續(xù)的操作，否則會(huì)造成數(shù)據(jù)和實(shí)際內(nèi)容不符的現(xiàn)象出現(xiàn)，所以，想要進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，就需要知道調(diào)節(jié)的具體頻率，以及確定具體的調(diào)節(jié)方式。假定某電力系統(tǒng)的電磁轉(zhuǎn)動(dòng)端電壓為U1，電磁轉(zhuǎn)動(dòng)繞組轉(zhuǎn)動(dòng)差就是U1－常數(shù)電壓。從而確定了舉出參數(shù)的情況，其中U1 需要套用具體數(shù)值，在計(jì)算的過(guò)程中，通過(guò)實(shí)際數(shù)值的導(dǎo)入，來(lái)獲得其他的具體參數(shù)，而U1 就是其中的關(guān)鍵所在。同時(shí)，進(jìn)行電磁轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率繞組調(diào)整時(shí)，供應(yīng)端的電流值必然大于傳輸端的電流值，若是出現(xiàn)了小于的情況，由于傳輸損耗的原因，就會(huì)導(dǎo)致傳輸端的電流值為0或者是造成相應(yīng)設(shè)備無(wú)法運(yùn)轉(zhuǎn)的情況出現(xiàn)。而在兩者同時(shí)加速的狀態(tài)下，控制電磁轉(zhuǎn)動(dòng)后的頻率就可以始終保持電磁轉(zhuǎn)動(dòng)的頻率差值僅僅是一個(gè)常數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了電流控制條件的協(xié)調(diào)分析。也就是說(shuō)，將其固定為一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的數(shù)值以后，就解決了風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)不穩(wěn)定的問(wèn)題，確保了電力系統(tǒng)潮流計(jì)算的穩(wěn)定性。

3.4 電磁轉(zhuǎn)動(dòng)頻率局域調(diào)節(jié)法

常見(jiàn)的電磁轉(zhuǎn)動(dòng)頻率調(diào)節(jié)辦法可以很好地解決風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的問(wèn)題，但是目前來(lái)看，其并不僅僅是電磁轉(zhuǎn)動(dòng)頻率同步調(diào)節(jié)法一種，另一種則被稱(chēng)為電磁轉(zhuǎn)動(dòng)頻率局域調(diào)節(jié)法，是上一種方法的升級(jí)版本，效果也普遍更加的直接。在電力系統(tǒng)潮流計(jì)算中，風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)頻率變化是一個(gè)周期調(diào)節(jié)的過(guò)程。也就是說(shuō)，在一定的時(shí)間內(nèi)，風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的頻率不變化會(huì)形成一個(gè)完整的循環(huán)，其中可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)或者是相似的情況。而為確保電路中電力供應(yīng)損耗值最低，進(jìn)行電力供應(yīng)狀況調(diào)節(jié)時(shí)，也可以依據(jù)電力系統(tǒng)做功穩(wěn)定情況進(jìn)行相應(yīng)的判定。如此才能保證電力供應(yīng)的損耗被限制在一定的數(shù)值之內(nèi)，而不會(huì)出現(xiàn)徹底崩潰的現(xiàn)象。一般而言，若電力系統(tǒng)電流供應(yīng)狀況足夠穩(wěn)定，電力傳輸過(guò)程中除了母線路與子線路之間電力供應(yīng)前的分割損耗，不會(huì)產(chǎn)生多余的電力資源損耗。也就是說(shuō)，在一切正常的情況下，任何多余的損耗都是不存在的，而一旦出現(xiàn)了多余的損耗，也就意味著出現(xiàn)了相應(yīng)的問(wèn)題，尤其是風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)的相應(yīng)問(wèn)題。因此實(shí)施線路傳輸情況分析時(shí)，可以“固定”核算電力傳輸結(jié)構(gòu)損耗值，按照實(shí)際的需求，對(duì)功率進(jìn)行調(diào)整，確保頻率的大小是可控的。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電力系統(tǒng)潮流計(jì)算是穩(wěn)定風(fēng)電場(chǎng)生產(chǎn)效率的核心辦法，其主要內(nèi)容在于保證風(fēng)電場(chǎng)的穩(wěn)定，減少電力供應(yīng)的損耗，消除風(fēng)電場(chǎng)節(jié)點(diǎn)和平衡點(diǎn)的失衡問(wèn)題。同時(shí)，也能對(duì)整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行評(píng)估，保證風(fēng)電場(chǎng)情況被有效了解。其主要目的在于強(qiáng)化風(fēng)電場(chǎng)建設(shè)效果，確保風(fēng)電場(chǎng)供電穩(wěn)定性，為以后替代火電廠而做出努力，降低發(fā)電給環(huán)境帶來(lái)的影響，解決我國(guó)目前存在的環(huán)境污染問(wèn)題等。同時(shí)，電力系統(tǒng)潮流計(jì)算意味著風(fēng)電場(chǎng)數(shù)據(jù)公式化已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)部的內(nèi)容，基本上可以實(shí)現(xiàn)通過(guò)數(shù)據(jù)公式來(lái)進(jìn)行計(jì)算的地步，保證每一項(xiàng)內(nèi)容出現(xiàn)問(wèn)題，都可以通過(guò)公式了解，降低了發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的難度。