風電場集群輸電網可靠性研究及提升策略

孫興偉

【摘? 要】伴隨著我國社會經濟發展對能源的大力需求，傳統的石化能源已經無法滿足人們越來越迫切的能源需求，而且石化能源是不可再生能源，長期使用容易造成環境污染，因此對風能這一清潔能源的開發，成為人們關注的焦點。基于此，本文首先對風電場集群輸電網相關可靠性研究內容進行闡述，然后給出提升風電場集群輸電網可靠性的相關策略。

【關鍵詞】風電場;集群輸電網;可靠性;提升策略

引言

當前世界范圍內的溫室效應愈演愈烈，作為不可再生能源的石化能源數量在不斷減少，為了保護人們賴以生存的環境，防止能源枯竭，因此人們開始關注風力發電以及相關開發和研究。但是風能作為一種自然能源，具有間歇、隨機以及波動較為強烈的特點，為風能的控制工作帶來不小的難度。風力發電主要通過風電場集群輸電網進行，因此風電場集群輸電網必須保證可靠，因此，很多學者開始著手研究風電并網控制策略。

1.風電場集群輸電網相關可靠性研究內容

1.1對風電場集群輸電網的目標控制

對風電場群的協調控制集中，使風電場的集群輸電網能夠對調度指令反饋，與常用發電廠規模相似的電流進行輸出，使自身的電源能夠進行外部的調整控制，更高效地對風能進行利用。風電場集群輸電網的工作，分為以下兩個主要的目標：第一，將風電的電源運作過程中產生的不利因素降到最低，保證電網的順利工作;第二，風電電源能夠做到與常規電源類似，能夠將相應的功率，在緊急狀況發生的時候進行提供。風電場集群輸電網的目標控制與其他因素相互依存，需要人們不斷進行完善。

1.2在不同時間段對風電場集群輸電網的控制

（1）有功與無功兩種出力方式。風電場集群輸電網的可靠性依據，來源于調度信息，在風電場集群輸電網輸出電力的時候，所采取的有功與無功兩種方式之間，存在一定程度的約束力。在風電機組內部，如果有功出力強度加大，無功出力強度必然會減少，從而支撐起整個風電場集群輸電網的電壓。

（2）電網調度與風電電源有功功率協調的可靠性。將監測調度信息作為依據，電網調度對網點的有功功率進行模塊監測，將時間尺度的安全與穩定作為出發點，使風電場集群輸電網的有功功率達到平衡點，確定所有風電場對于有功功率的需求量，并且在分配過程中保證其科學性以及合理性。對風電場的集群輸電網目標分配的過程中，須從參與相關控制的執行機組入手，進行參與層面的控制，使風電場的儲能管理工作井然有序。

（3）在風電電源無功電壓層面參與協調。在對現有的風電網進行調度的過程中，須對調度信息模塊展開監測工作，監測的主要目標就是并網點的無功功率，以及電壓。在對無功電壓層相關模塊開展協調工作的時候，將靈敏度作為優化工作的重心，從而實現對風電場集群輸電網無功功率控制量分配的科學合理。所有的無功源都由風電場的控制層進行控制，使控制無功電壓的功能最終得以實現。電場控制層的無功分攤模塊可以分攤控制目標，在對無功電壓進行控制的過程中，保證風電場集群輸電網自身可靠性。

1.3在不同空間范圍內對風電場集群輸電網的控制

由于空間尺度的不同，對風電場集群輸電網的協調控制，先控制整體再控制局部，其協調主要分為兩點，橫向與縱向兩種協調方式。在平級之間促進風電機組和風電場二者的互補工作，是橫向協調;在風電場集群輸電網的上下級之間進行分配，并且接受相關工作反饋，是縱向協調。縱向協調通過有功功率來實現，風電場集群對出力計劃、有功協調控制分配下發命令。如果縱向協調被無功電壓控制，風電場集群接受系統無功優化給出的設定值，在風電場集群的內部實現分層分區協調控制，并下達各風電場的無功出力指令，各風電場控制其無功源設備，從而使反饋控制最終實現。

2.提升風電場集群輸電網可靠性的相關策略

2.1有功功率的可靠性策略

將有功功率的增量作為風電場集群輸電網的分配基礎，如果風電場的分配值沒有超過相關調節下限，其調節下限必須進行適當的調整。如果風電場的裝機容量超出了風電場現有的分配值，就會出現裝機容量。在分配有功功率的時候，風電場相關控制層必須按照集群控制層的情況進行，兼顧風電場內部的各個機組可控容量，將合適的執行機組進行選擇，同時將機組可調容量大小作為標準，讓所有機組分攤能夠被控制的偏差情況。

2.2無功功率的可靠性策略

對風電場集群輸電網的無功電壓控制，使風電廠的并網標準，在風電場集群輸電網的所有節點電壓的支持下標準化，并且對不合格的節點電壓的靈敏程度有效控制，并按大小標準進行排序，將各風電場以及無功補償裝置分配的無功控制量作為開展控制的依據，能夠使對無功的即時補償真正得以實現。

2.3風電有功出力及所需無功功率約束

如果風電場的有功出力進行變化，受母線電壓的變化的影響，無功出力也會發生變化。在這一過程中，系統電壓不增反減，就需要用更大的無功功率進行補充。在風電場集群輸電網開展運行工作的時候，如果電網的運行狀況發生巨大改變，節點的電壓控制目標發生劇烈變化，風電場有功出力變化時所需吸收的無功功率必須重新進行計算。除此之外，風電場集群輸電網的有功出力與無功出力，其極限約束的關系近似圓形，并且按照該約束關系，能夠協調和控制風電場集群輸電網的有功出力與無功出力實際情況。

3.風電場集群輸電網可靠性的相關效果

3.1風電場或風電場集群的有功出力

在傳統的風電場集群輸電網控制，以及風電網相關集群協調之中，電網調度產生的期望發電功率，會與傳統控制策略下的有功出力之間，出現一定程度的偏差。在這一過程中，如果運用集群協調的策略，風電場集群輸電網的總功率會產生變化，其變化依據是相應的期望發電功率數值，從而使原本出現的偏差值得到顯著降低。不僅如此，在進行協調控制的過程中，風電場集群輸電網自身擁有相對獨立的風儲合成系統，在不斷輸出有功功率的時候，能夠對分配設定值開展有效、及時的跟蹤工作，使得整個風電場集群輸電網的可靠性得到保障。

3.2風電場或風電場集群的電壓協調

在整個風電場集群輸電網內部，各個風電廠的狀況并不是完全相同的，因此在整個集群系統的范圍之中，無法完全實現協調。如果合理地運用集群協調的策略，來對風電場集群輸電網的可靠性進行控制，能夠有效配合風電場集群輸電網區域內的所有無功調控設備，從而保證風電場集群輸電網輸出電壓的穩定程度，而且可以達到平衡節點電壓水平的目的，確保風電場集群輸電網真正可靠。

4.結語

綜上所述，目前我國在不斷推進社會經濟發展的過程中，新能源、清潔能源的開發與運用，使人們必須要進行重視和研究的話題。風力發電不會對生態環境造成破壞，而風力發電主要依靠風電場集群輸電網來完成，因此人們必須在實際工作中，保證風電場集群輸電網的可靠性，從而使風電場集群輸電網的優勢得到全面發揮，從而為人們的工作與生活、乃至國家發展提供有效幫助。

參考文獻

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