風電光伏發電接入電網的電壓穩定及控制策略研究

阿拉坦沙

摘要：隨著近幾年來我國社會經濟的不斷發展，在人們生產生活過程中電能消耗量也在逐漸增加。雖然各行業的快速發展對于國家經濟增長來說具有極大的推動作用，也能為人們創造出更好的生活條件。但是，資源的過度消耗不僅會對國家能源儲備造成影響，而且也會造成生態環境平衡遭到破壞。而風電以及光伏電的出現則很好的解決了這些問題，由于風能和光能都是可再生新能源，將其應用在電力行業能夠節約大量能源。

關鍵詞：風電;光伏發電;電壓穩定;控制

引言

電網系統在國家經濟發展中起到了非常重要的作用，電網的穩定運行能夠極大的促進國家平穩發展，而且也能有效提升社會生產生活質量。在電能生產方面國家每年都會投入大量的資源，以此來確保電網電壓的穩定性。而隨著現代綠色生產概念的提出，電力行業也在不斷探索綠色生產方式，而風電以及光伏發電在很大程度上改善我國電力行業能耗結構，對我國電網電壓穩定，運行要發揮出了非常重要的作用。

1 風電光伏發電接入電網電壓運行現狀

對于電網電壓穩定來說，其主要指的是整個電網系統在受到外界因素干擾后人能夠維持電壓穩定，而電壓的穩定運行在很大程度上取決于電力系統功率平衡。在電網系統傳統運行模式下，主要可以通過靈敏度法、pv曲線法來測試電網運行穩定性，而隨著現代新能源在電力行業的不斷滲透，在傳統電壓穩定分析方法的基礎上，電力行業的專家也針對風電以及光伏發電電網電壓穩定運行進行了深入研究。而我國大型的風電場以及光伏電網通常情況下都在電網負荷中心邊緣地帶運行，采用遠距離傳輸方式來實現電能傳輸。而對于風電以及光伏發電來說其自身就存在較強的不確定性，由此就會對整個電網系統的電壓穩定運行造成嚴重影響。

目前，在針對風電場以及光伏電站電壓穩定運行進行分析的時候通常情況下采取的都是確定性分析方法，通過合理利用結構分析法來針對風電場電網并網過程中電壓穩定進行分析，而針對風電場接入電網系統造成的電壓變化、負荷裕度等主要是通過pv曲線來進行分析，針對光伏電站接入電網系統電壓運行穩定性則主要是通過分叉理論來進行分析[1]。而風電場以及光伏發電站本身就有非常強的隨機性。鑒于此，在實際中對風電場以及光伏電站進行電壓穩定性分析的時候對概率分析法進行了充分利用，由此來對風電場以及光伏電站的隨機因素進行全面分析。

充分利用隨機響應面法以及連續潮流法，建立起風電場電網接入系統的靜態電壓穩定概率評估模型，在此模型基礎上就能夠充分利用潮流計算來得出風電場負荷裕度概率實際的分布情況。下圖1所示為風電場負荷裕度概率分布曲線。然后充分利用點估算法來針對風電場配電網把電壓穩定運行概率進行評估。由于在同一個區域內利用新能源進行發電具有較強的關聯性，如果在實際進行電壓穩定概率評估模型建立的過程中將相關性進行忽略處理，就會導致概率模型與實際情況出現不相符的現象，最終的評估結果也會出現一定的誤差。盡于此，必須要充分利用正交變換技術來對不同風電場之間的相關性進行正確處理，然后再利用非線性規劃模型以及隨機響應面法來對風電場實際的負荷裕度概率分布進行精計算。

2 風電光伏發電接入電網的電壓控制策略分析

2.1 調節設備的控制

要想不斷提升風電、光伏發電電網接入電壓穩定運行水平，就必須要對設備調節控制給予高度重視。在電網系統調節控制過程中無功電壓調節設備發揮出了非常重要的作用，是保證整個電網實現安全、穩定運行的關鍵所在。而整個無功電壓調節設備所有組成元件都與整個電網系統的穩定運行存在非常緊密的聯系。

實際針對整個風電電網進行控制的過程雙饋風力發電機的應用能夠發揮出巨大作用，在相關調節設備的指令作用下雙饋風力發電機能夠為整個電網系統提供足夠的無功功率，這樣不僅能夠滿足電網系統運行過程中對電壓的實際需求，而且還能進一步提升整個電網系統的運行效率，對電網系統實現電壓穩定控制起到了極大促進作用。而針對光伏發電進行電網系統控制過程中必須要提到并網逆變器。整個光伏電站的無功出力效率、出力質量等都與并網逆變器存在較大關聯，下圖2所示為風電場以及光伏電站出力累計概率分布曲線。在整個光伏發電電網中，一旦并網逆變器出現運行問題，不僅會對整個光伏電網系統安全運行造成嚴重影響，甚至會導致整個電網系統電壓控制效率下降。鑒于此必須要對并網逆變器進行全面了解[2]。

2.2 電壓分層模型控制

在實際針對風電以及光伏發電接入電網進行控制的過程中分層模型控制也是一種非常重要的控制措施。相關研究人員在實際針對電壓調節設備特性進行分層模型研究的同時，充分結合風電場光伏發電站相關預測數據來制定出合理的分層控制措施。通常情況下，針對整個電網系統建立電壓分層模型，建立時主要從以下兩個方面來進行考慮。

首先，針對整個電網系統內電容器組以及變壓器等設備進行詳細分析，這主要是因為電容器組以及變壓器在整個電網系統的運行過程中發揮的作用非常重要，而相關工作人員很難實現對上述兩種設備的連續調節。因此在實際中對風電場以及光伏發電站整體電網系統電壓控制措施制定的過程中，必須要對上述兩種設備的基礎條件量進行充分參考，然后根據實際功率數據來實現對整個電網系統電壓偏差的控制，這樣才能充分保證整個電網系統的運行水平。

其次，必須要針對風電場、光伏電站以及動態調節設備進行深入分析。這主要是因為在整個電網系統日常的運行過程中，上述幾種設備多數都是實現電網系統微調，基本能夠實現對電網系統無功電壓的有效控制。而在電壓傳輸過程中，風電場、光伏電站以及動態調節設備之間如果能夠實現平穩運行，就會有效提升整個電網系統的電壓運行穩定性。

3 結束語

綜上所述，要想實現風電以及光伏發電在整個電力行業中作用的充分發揮，進一步提升整個電網系統運行的穩定性，不僅用全面了解風電、光伏發電以及電網系統相互之間的關系，還必須要針對風電、光伏發電以及整個電網系統制定出合理的控制措施，這樣才能進一步提升電網系統電壓運行穩定性。

參考文獻：

[1]鮑薇. 多電壓源型微源組網的微電網運行控制與能量管理策略研究[D].中國電力科學研究院，2014.、

[2]侯佑華，劉俠，景志濱，李洪波，黃哲，郭琦，張強，張紅光，單廣忠，傅瑞斌，蒿峰，王新建. 以提高電網安全運行水平為目標的“全要素”調度生產管理[A]. .2017年中國電力企業管理創新實踐——2017年度中國電力企業管理創新實踐優秀論文大賽論文集（下冊）[C].：，2018：9.