分布式风力发电对综合负荷特性的影响分析

李春宾

摘要：在国家对能源重视程度日趋提高背景下，人们积极探索了新能源，风能作为新能源的一种形式，开发风能并利用风能发展已经成为当前社会背景下解决能源紧缺问题的重要手段之一。发展风能不仅能够节约非可再生能源，同时也能够促进低碳环保经济发展，为此，风力发电已经成为世界上增长速度最快的一种新能源。本文就重点分析了分布式风力发电对综合负荷特性的影响。

关键词：分布式；风力发电；综合负荷特性；影响

分布式风力发电系统的运行不仅改变了所接入配电网的特性，同时也改变了其负荷构成，在分布式风力发电渗透率得到有效提升的背景下，分布式风力发电对所接入配电网综合负荷特性的影响也越来越大，為此，采取适合的方式来评估分布式风力发电对综合负荷特性的影响程度是非常有必要的。

1 风力发电的两种开发模式

基于对风力发电的了解与分析，发现风力发电主要采用了两种形式。一是集中式，该种形式主要是指风力发电主网中并入了较多百万甚至千万kW级的大规模风电场，其在并入过程中会采取220kV或220kV以上的电压；二是分散式，该种形式主要是指配网中并入了万kW级小规模风电场，且其在并入过程中所采取的电压仅为110kV或110kV以下。当风力发电采用分散式形式时，风力发电在接入配网过程中所形成的电源为分布式电源，此时对风力发电传统的综合负荷特性会产生一定的影响，基于以往研究证明，在该种状态下综合负荷特性会改变为广义负荷。在国家不断发展状态下，分布式风力发电并网容量呈现整体上升趋势，此时对综合负荷特性影响更加明显，要想找出相应影响规律，则必须在解决实际工程与理论之前存在的问题，并在此基础上进行负荷建模。

2 分布式风力发电的仿真方案

当风力发电采用分散形式时，其作为分布式电源接入配网，此时对综合负荷特性的影响主要体现在接入点位置以及接入容量两方面，要想更准确的探究其影响，则必须制定合理方针方案。下面笔者就具体分析本次所使用的具体仿真方案。

此次研究对象为IEEE14节点配电网，当配电网中尚未介入任何分布式电源状态时，其10kv母线在发生0.2s甚至以上短路故障后，母线电压明显出现跌落情况，基于数据统计，其跌落大约为20%。从故障发生时刻作为起始点开始计时，到最终故障暂停为结束，整个阶段所记录的数据为综合母线负荷特性数据，其中尚未包含分布式电源原始数据。

在接入风机过程中，需要考虑风机总负荷容量以及风机接入方式，在IEEE14节点配电网中将风机接入2，3，4，5，7节点上，测量出动态综合母线负荷特性数据。

3 分布式风力发电对综合负荷特性的影响分析思路

基于分布式风力发电对综合负荷特性的影响，笔者选择了适合的分析对象，通常情况下可以将故障发生至故障暂停的过程分成四个阶段，分别为前稳态、暂态、后暂态以及后稳态。

当分布式风力发电系统处于暂态状态下，对其动态特性产生了直接的影响，在这一阶段描述暂态重要程度的指标可以定为相对于稳态响应的在暂态偏移量以及暂态过程持续时间。除此以外，基于暂态相应指标参数，还应将暂态过程有功功率最大值、最小值、稳态有功功率、扰动前稳态有功功率作为指标参数。

4 特征差异式分析方法

特征差异分析方法主要是指分析不同数据之间相似程度，在找出权重系数与系统相似性之间影响的基础上，合理划分不同因素权重，进而确定出最终的影响数值。

笔者在采用层次分析法给暂态过程中不同观察点赋予不同权重值，直观体现出分布式风力发电中各个单元的重要性等级。在系统计算的基础上，笔者得到受扰动后直到功率到最大时的整个暂态过程持续时间t1权重系数为0.0625；风力发电电网出现故障后由清除故障至最终达到稳定状态所用的时间t2权重系数为0.1875；故障开始时有功功率的跃变量△p1权重系数为0.3125；功率出现波动最大值直到后期稳态功率的权重系数为0.4375。

5 接入方式对综合负荷特性的影响

在确定不同参数权重系数的基础上，探究不同接入方式对综合负荷特性产生的影响，为了提高探究质量与有效性，笔者提出了三种研究方案。其一为以原始态值数据为基本指标，差值计算不同接入方式下的有功数据；其二为以接入量占据分布式风力发电总负荷比重为10%状态下的有功数据作为基准，差值计算递增容量下数据值；其三以风机容量每次增加10%容量时，差值计算相邻两组容量的有功差值，进而得出相应的变化规律。

笔者在使用不同方案探究接入方式对综合负荷特性的影响时，发现其影响因素主要有两种，一是并网点与综合母线之间的距离；二是并网点所在供电回路中的整体负荷水平。两种因素所产生的影响大小并不相同，其中接入容量越大，对故障切除后稳定状态时间的影响更大，会造成达到稳定状态时间明显延长，而并网点与综合母线之间的距离越大，影响程度反而越小。

6 总结

综上所述，在分布式风力发电技术应用范围越来越大的背景下，准确评估分布式风力发电对综合负荷特性的影响具有重要意义，基于笔者研究发现，随着并网电锯综合母线距离的增加，分布式风力发电对综合负荷特性的影响越小，反之则越大，与并网容量比例之间呈现出反比关系。期望本文所提出的定量评价指标可以为更多风力发电研究人员提供参与借鉴。

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