风力发电机对配电网影响与应对研究

风力发电机对配电网影响与应对研究

作者：蔡舒

来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第10期

摘 要：文章首先简要分析了风力发电机对配电网的影响，在此基础上，从优选风电机组类型、无功补偿及合理选择接入位置三个方面论述了风力发电机对配电网影响的应对措施。期望通过本文的研究能够对配电网运行稳定性和可靠性的提高有所帮助。 关键词：风力发电机；配电网；影响 1 风力发电机对配电网的影响分析

国内的配电网基本采用的都是辐射网，其最为突出的特点是用户侧无电源，而风力发电机组的接入使得辐射网变为一个遍布电源和用户互联的网络结构，如果风力发电机在配电网中的接入数量与容量超过一定的规模，将会对配电网的运行造成影响，具体体现在如下几个方面： 1.1 对网损的影响

对于配电网而言，网损的高低与经济运行有着直接关系，当风力发电机接入配电网之后，会使系统的有功与无功功率的分布情况发生改变，从而影响系统内部的损耗。为便于分析，假设风电机组由节点A接入配电网络，因A下游的负荷一定，所以流入A的功率是固定的，故此，A下游的损耗与风电机组接入无关，换言之，该段线路的损耗不会受到风力发电机组接入的影响。而A的上游线路会由于风力发电机组出力的变化，使潮流分布发生改变，从而使线路损耗受到影响。配电网本身具有辐射的特性，风力发电机组对网损的影响主要体现在与接入点相连的线路上，因风力发电机组接入配电网前后，线路上各个节点的电压不会出现太大的变化，所以基本可将之忽略不计，而馈线上各节点的电压与额定电压比较接近，故此，可认为它们近似相等。若是风电机组从外网吸收或输出无功超过一定的范围，则风电机组的接入会导致系统的网损增加。

1.2 对配电网电压的影响

当风力发电机组接入到配电网之后，会对馈线中的有功和无功功率的大小及方向产生一定程度的影响，在这一前提下，还会对配电网的稳态电压分析造成影响，由此会直接影响到配电网的静态电压稳定性，相关研究结果表明，这种影响有可能是正面的，也可能是负面的，其决定的因素有风电机组的类型、无功补偿方案以及接入位置等。目前，配电网的负荷呈现出急剧增长的态势，这与国民经济的快速发展和人们生活水平的不断提高有着密切的关联，基于这一前提，配电网中的电气设备常常处于极限运行状态，由此会导致系统的电压稳定水平降低。对于异步发电机而言，其在输出有功的过程中，会从系统吸收一部分无功，因此，风电机组接入后的无功补偿情况对系统电压具有较大的影响。

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2 风力发电机对配电网影响的应对措施 2.1 优选风电机组类型

通过对风电机组的类型进行合理选择，可以达到减轻影响的作用。与异步感应型的风电机组相比，双馈机组在性能方面具有如下优势：无需额外配置无功补偿装置；能够对最大风能进行追踪，可使风能的利用率获得进一步提高；可降低输出功率波动；可在转子侧对功率因数进行控制，从而达到提高电能质量的目的。鉴于双馈机组所具备的这些优点，国内一些新建风电场均将此类机组作为首选。但该机组的价格相对较高，前期需要投入较大的成本。永磁直驱风电机组的结构更加简单，可靠性高、运维费用低、不存在机械损耗、使用寿命长、谐波含量低、对电网扰动小。故此，可用此类机组代替双馈机组，在减轻对配电网影响的同时，还能降低造价。

2.2 通过无功补偿减轻影响

采用异步发电机的风电场可选择如下无功补偿方案：在发电机的机端就近安装并联电容器组，对无功进行分散补偿，并在风电场汇流变电站内，加装并联电容器组，对无功进行集中补偿。这种无功补偿方案不但能够有效满足风电场对无功的需求，而且还能减少风电机组接入后对配电网电压的影响。除利用电容器进行无功补偿外，也可采用SVC装置，其能够减小风力发电机功率波动对配电网电压的影响。此外，对于双馈机组而言，因其自身具备无功调节能力，所以，不需要加装无功补偿装置，只需要使双馈机组在高功率因数下运行，便可减小对配电网的网损和电压的影响。 2.3 合理选择接入位置

通过合理选择风电机组的接入位置，能够降低对配电网的影响。在对机组最佳接入位置进行确定时，可以采用网损与电压综合分析法，并对如下因素加以考虑：风电机组自身所处的位置、机组容量、并网方案等等。实践表明，风电机组接入点与线路起始端的母线距离越近，对电压分布的影响就越小，如果接入点与线路起始端的母线距离越远，则对电压分布的影响就越大。鉴于此，在选择风电机组接入位置时，应注意以下几点：不得从配电线路的末端接入，应尽可能选择线路中间偏末端的位置处接入；可从多个不同的节点处分散接入，不要集中从一点接入；如果风电机组的容量较大，并且要求以集中的方式接入配电网时，则可从电压等级较高的电网接入，由此能够减小风电机组对配电网电压的影响。 3 结论

总而言之，随着风电场的容量不断增大，风电接入系统的方式发生了改变，在这一前提下，风力发电机可能会对配电网的网损和电压造成一定程度的影响。为有效解决这一问题，在风电接入时，除了要对风电机组的类型进行优选之外，还要保证无功补偿方案合理可行，同时

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应确保机组的接入位置对配电网的影响最小，只有这样，才能使配电网的运行稳定性得到保障。

参考文献：

[1]解慧力.双馈风电机组三相短路脱网条件计算及其接入配网的故障恢复[D].重庆：重庆大学，2015.

[2]李旭锋.分散式风电场对配网电压稳定性影响的研究[D].沈阳：沈阳工业大学，2015.