浅析分散式风电场对配网电压稳定性影响

2016-08-04张朝坤

大科技 2016年20期

关键词：分散式风电场短路

张朝坤

（安徽龙源风力发电有限公司）

浅析分散式风电场对配网电压稳定性影响

张朝坤

（安徽龙源风力发电有限公司）

配网系统的电压稳定性在接入分散式风电场之后就会受到影响，为此，本文对在接入风电场前后配网的各个节点的电压的变化情况进行了分析。通过相应的仿真模型，对其进行仿真研究。只有保障配网电压的稳定性，才能保障供电的质量和稳定性。

配网电压；稳定性；分散式风电场

引言

风电场的容量越大，就会对配网系统产生越大的影响，为了保证配网电压的稳定性，必须对分散式风电场会配网电压稳定性的影响进行研究。在运行的过程中，风电场会发出有功功率，并且吸收配电系统中的无功功率。因此可以将风电场的无功功率视为正无功负荷，无功负荷的强度和电压的稳定性呈正相关关系，而且无功功率还具有随机性和波动性，加上有功功率的相关影响，导致风电场电压稳定问题非常复杂。

1 稳态电压分布受到分散式风电并网的影响

辐射状的传统配电网如果处于稳态运行状态，那么沿着馈线潮流的方向，电压由高到低。如果不改变稳态运行并接入了DG，受到DG所输出的武功支持的影响，以及馈线上的传输功率减小的影响，各负荷节点处的电压都会出现升高。此时DG的总容量和位置会直接影响电压被抬高的多少。

此时应该对安装DFIG后的负荷节点处的电压和元配电网的电压进行对比。假设原配电网络母线为A，其输出功率为S1，负荷端电压的额定电压是UN，此时母线的输出功率为：

电压降落在线路中的纵分量和横分量为：

负载端的母线电压用公式（3）表示：

配电网在安装DFIG后，其中的母线VS点具有如下的输出功率：

电压降落在线路中的纵分量和横分量为：

负载端的母线电压用公式（6）表示：

通过上面的公式我们可以发现，电能在具体的线路传输中，特别是在线路长和负载重的配电线上会出现很大的电压落差，最终导致系统末端产生较低的电压，很难使供电要求得到满足。通过对比可以发现，在将适量的DFIG安装好之后，使得从系统传输过来的功率得以减少，并且降低线路的压降，进一步地改善负荷母线的电压水平[1]。通过上述的公式可以发现DFIG的功率特性与电压的改善情况具有密切关系。

2 稳态电压分布受到分散式风电并网影响的仿真分析

通过MATLAB软件将35kV标准放射型配电网搭建起来。同时以双馈异步电机的PQ数学模型为根据，将风电场等值模型在MATLAB软件中搭建出来。在算例中采用1.05母线电压标幺值，0.85的负荷功率，10Ω的基准阻抗，100MW的基准容量。

2.1 临界最小短路容量受到的风电渗透率的影响

随着风电渗透率的增加，风电接入配网后期母线电压和短路容量出现一定的变化。在配电网接入风电场之后，风电场就会向系统发出有功功率，从而将接近风电场并网节点的负荷提供出来。配网负荷会在风电渗透率不断增加的同时而变得越来越低，临界最小短路容量也会降低，这样就导致其与实际短路容量之间具有越来越大的差距，而且在接近临界电压最小短路容量的过程中配电网的反应时间也会变得更长，因此加入风电场对配网的电压稳定性起到了一定程度的促进作用。风电机组在配电网中接入之后，在风电渗透率越来越高的同时，负荷母线会具有越来越低的稳定电压指标，而且临界最小短路容量也会相应的减少，其表明了负荷母线在当前运行状态下的电压稳定程度，该数值越低就表明电压崩溃发生的可能越小。因此风电机组并网使得配电网的电压稳定极限得以提升[2]。

2.2 临界最小短路容量受到的风电场功率因数的影响

如果φ＞0，那么风电场发出的无功功率会随着功率因素的增加而减少，这时候会加大最小短路容量，并且相应的加大配网电压不稳定的可能性。如果φ＜0，风电场就会对无功进行消耗，提升了电压稳定指标，所以电压不稳定的主要因素就是无功的缺乏。接入风电场虽然可能会降低系统的无功，然而因为能够使总负荷的有功功率得以降低，所以还是能够促进配网电压的稳定。

2.3 配网电压受到的风场有功出力的影响

电压在风电场有功出力变大的同时会逐渐上升，这主要是因为双馈异步电机组成的风电场在有功出力增加的同时可以解耦控制无功和有功，所以在运行的过程中不用再吸收电网的无功功率。