分布式風力發電對綜合負荷特性的影響分析

李春賓

摘要：在國家對能源重視程度日趨提高背景下，人們積極探索了新能源，風能作為新能源的一種形式，開發風能并利用風能發展已經成為當前社會背景下解決能源緊缺問題的重要手段之一。發展風能不僅能夠節約非可再生能源，同時也能夠促進低碳環保經濟發展，為此，風力發電已經成為世界上增長速度最快的一種新能源。本文就重點分析了分布式風力發電對綜合負荷特性的影響。

關鍵詞：分布式；風力發電；綜合負荷特性；影響

分布式風力發電系統的運行不僅改變了所接入配電網的特性，同時也改變了其負荷構成，在分布式風力發電滲透率得到有效提升的背景下，分布式風力發電對所接入配電網綜合負荷特性的影響也越來越大，為此，采取適合的方式來評估分布式風力發電對綜合負荷特性的影響程度是非常有必要的。

1 風力發電的兩種開發模式

基于對風力發電的了解與分析，發現風力發電主要采用了兩種形式。一是集中式，該種形式主要是指風力發電主網中并入了較多百萬甚至千萬kW級的大規模風電場，其在并入過程中會采取220kV或220kV以上的電壓；二是分散式，該種形式主要是指配網中并入了萬kW級小規模風電場，且其在并入過程中所采取的電壓僅為110kV或110kV以下。當風力發電采用分散式形式時，風力發電在接入配網過程中所形成的電源為分布式電源，此時對風力發電傳統的綜合負荷特性會產生一定的影響，基于以往研究證明，在該種狀態下綜合負荷特性會改變為廣義負荷。在國家不斷發展狀態下，分布式風力發電并網容量呈現整體上升趨勢，此時對綜合負荷特性影響更加明顯，要想找出相應影響規律，則必須在解決實際工程與理論之前存在的問題，并在此基礎上進行負荷建模。

2 分布式風力發電的仿真方案

當風力發電采用分散形式時，其作為分布式電源接入配網，此時對綜合負荷特性的影響主要體現在接入點位置以及接入容量兩方面，要想更準確的探究其影響，則必須制定合理方針方案。下面筆者就具體分析本次所使用的具體仿真方案。

此次研究對象為IEEE14節點配電網，當配電網中尚未介入任何分布式電源狀態時，其10kv母線在發生0.2s甚至以上短路故障后，母線電壓明顯出現跌落情況，基于數據統計，其跌落大約為20%。從故障發生時刻作為起始點開始計時，到最終故障暫停為結束，整個階段所記錄的數據為綜合母線負荷特性數據，其中尚未包含分布式電源原始數據。

在接入風機過程中，需要考慮風機總負荷容量以及風機接入方式，在IEEE14節點配電網中將風機接入2，3，4，5，7節點上，測量出動態綜合母線負荷特性數據。

3 分布式風力發電對綜合負荷特性的影響分析思路

基于分布式風力發電對綜合負荷特性的影響，筆者選擇了適合的分析對象，通常情況下可以將故障發生至故障暫停的過程分成四個階段，分別為前穩態、暫態、后暫態以及后穩態。

當分布式風力發電系統處于暫態狀態下，對其動態特性產生了直接的影響，在這一階段描述暫態重要程度的指標可以定為相對于穩態響應的在暫態偏移量以及暫態過程持續時間。除此以外，基于暫態相應指標參數，還應將暫態過程有功功率最大值、最小值、穩態有功功率、擾動前穩態有功功率作為指標參數。

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據之間相似程度，在找出權重系數與系統相似性之間影響的基礎上，合理劃分不同因素權重，進而確定出最終的影響數值。

筆者在采用層次分析法給暫態過程中不同觀察點賦予不同權重值，直觀體現出分布式風力發電中各個單元的重要性等級。在系統計算的基礎上，筆者得到受擾動后直到功率到最大時的整個暫態過程持續時間t1權重系數為0.0625；風力發電電網出現故障后由清除故障至最終達到穩定狀態所用的時間t2權重系數為0.1875；故障開始時有功功率的躍變量△p1權重系數為0.3125；功率出現波動最大值直到后期穩態功率的權重系數為0.4375。

5 接入方式對綜合負荷特性的影響

在確定不同參數權重系數的基礎上，探究不同接入方式對綜合負荷特性產生的影響，為了提高探究質量與有效性，筆者提出了三種研究方案。其一為以原始態值數據為基本指標，差值計算不同接入方式下的有功數據；其二為以接入量占據分布式風力發電總負荷比重為10%狀態下的有功數據作為基準，差值計算遞增容量下數據值；其三以風機容量每次增加10%容量時，差值計算相鄰兩組容量的有功差值，進而得出相應的變化規律。

筆者在使用不同方案探究接入方式對綜合負荷特性的影響時，發現其影響因素主要有兩種，一是并網點與綜合母線之間的距離；二是并網點所在供電回路中的整體負荷水平。兩種因素所產生的影響大小并不相同，其中接入容量越大，對故障切除后穩定狀態時間的影響更大，會造成達到穩定狀態時間明顯延長，而并網點與綜合母線之間的距離越大，影響程度反而越小。

6 總結

綜上所述，在分布式風力發電技術應用范圍越來越大的背景下，準確評估分布式風力發電對綜合負荷特性的影響具有重要意義，基于筆者研究發現，隨著并網電鋸綜合母線距離的增加，分布式風力發電對綜合負荷特性的影響越小，反之則越大，與并網容量比例之間呈現出反比關系。期望本文所提出的定量評價指標可以為更多風力發電研究人員提供參與借鑒。

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