風(fēng)電接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)的靜態(tài)穩(wěn)定分析

王力為，李茜

（西南石油大學(xué)電氣信息學(xué)院，四川 成都 610000）

能源是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)支撐和重要動力，日益嚴(yán)峻的能源形勢及惡化的生態(tài)環(huán)境使大部分國家都把發(fā)展利用可持續(xù)的清潔能源作為未來的能源戰(zhàn)略，其中，風(fēng)能以資源豐富、無地域界限、綠色環(huán)保等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。但由于風(fēng)電出力的隨機(jī)性、波定性和不確定性，隨著風(fēng)電在電源結(jié)構(gòu)中的比例不斷增大，對電力系統(tǒng)的運(yùn)行影響越來越嚴(yán)重，為了保證安全運(yùn)行，進(jìn)行了多方面的研究。由于區(qū)域內(nèi)的高鐵負(fù)載，負(fù)載的存在不確定性，衛(wèi)星基地對電能的高質(zhì)量要求，為了保證間歇性電源接入對區(qū)域電網(wǎng)的有效和安全運(yùn)行，必須針對區(qū)域電網(wǎng)的特點(diǎn)和風(fēng)電發(fā)電運(yùn)行的特點(diǎn)進(jìn)行理論研究，電網(wǎng)的特殊性也正是本文區(qū)別于以往其他電網(wǎng)系統(tǒng)的根本特征。本文分別對枯水期和豐水期兩種不同的潮流負(fù)荷下，對新能源接入電網(wǎng)后潮流、無功電壓和靜態(tài)安全進(jìn)行分析。

1 枯水期風(fēng)電場接入電網(wǎng)分析

（1）潮流和電壓分析。通過電力系統(tǒng)仿真軟件DIgSILENT，風(fēng)力發(fā)電進(jìn)行系統(tǒng)仿真，圖1 為風(fēng)電場的出力增加過程中，局部電網(wǎng)相關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓、線路及風(fēng)電場自身相關(guān)變量變化曲線。

由圖1 可知，在枯水期，風(fēng)電場的出力在增加的過程中，接入220kV 以及與其相關(guān)聯(lián)的其他110kV 的母線電壓都呈現(xiàn)升高趨勢。各相關(guān)母線電壓的最大變化幅度分別為：0.001、0.0013、0.0012、0.0013（p.u）。由此可知，風(fēng)電場的接入對電網(wǎng)電壓的影響非常小，均在電網(wǎng)電壓合適的范圍內(nèi)，風(fēng)電接入后，各節(jié)點(diǎn)電壓均不會超出電壓偏差范圍內(nèi)。

（2）N-1 靜態(tài)安全分析。由圖1(c)可知風(fēng)電場的接入不會導(dǎo)致月周一、二線和周銀一、二線等相關(guān)線路或者周家堡主變壓器出現(xiàn)N-1 靜態(tài)安全問題。

2 豐水期風(fēng)格場接入電網(wǎng)分析

（1）潮流和電壓分析。圖2 為豐水期，在風(fēng)電場的出力增加過程中局部電網(wǎng)相關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓、線路及風(fēng)電場自身相關(guān)變量變化曲線。由2 圖可知，在豐水期，風(fēng)電場的出力在增加的過程中，接入點(diǎn)周家堡220kV 以及與其相關(guān)聯(lián)的周家堡110kV、銀鹿110kV 和中屯110kV 的母線電壓都呈現(xiàn)升高趨勢。各相關(guān)母線電壓的最大變化幅度分別為：0.00082、0.00104、0.00105、0.00104（p.u）。由此可知，風(fēng)電場的接入對電網(wǎng)電壓的影響非常小，均在電網(wǎng)電壓合適的范圍內(nèi)。風(fēng)電接入后各節(jié)點(diǎn)電壓均不會超出電壓偏差范圍內(nèi)。

同時，隨著風(fēng)電場的出力增加，周家堡變電站的向電網(wǎng)輸送的負(fù)荷逐漸增加，月周一、二線輸送的功率逐漸增加。與枯水期相比，雖然線路負(fù)荷有所增加，但輸送功率值均在80MW 以內(nèi)，不會出現(xiàn)變壓器或線路過載現(xiàn)象。

（2）N-1 靜態(tài)安全分析。由圖2（c）可知風(fēng)電場的接入不會導(dǎo)致月周一、二線和周銀一、二線等相關(guān)線路或者周家堡主變壓器出現(xiàn)N-1 靜態(tài)安全問題。

圖1

3 結(jié)語

本文分別對枯水期和豐水期兩種不同的潮流負(fù)荷下，對風(fēng)電接入?yún)^(qū)域電網(wǎng)后潮流和無功電壓分析以及靜態(tài)安全分析，主要得出以下結(jié)論：

（1）在兩種潮流負(fù)荷模式下，各個風(fēng)電場以及光伏電站的接入對局部電壓影響很小，電網(wǎng)電壓均滿足電壓偏差要求。風(fēng)電的出力在一定程度上可以就地消納，在一定程度上可減小線路負(fù)載，有利于優(yōu)化電網(wǎng)潮流。

（2）區(qū)域電網(wǎng)部分線路N-1 時可能造成部分線路負(fù)載增加，但線路潮流在安全運(yùn)行范圍內(nèi)；母線電壓也可能受到影響，從而升高或者降低，由于無功補(bǔ)償裝置的作用，電壓可以維持在合格范圍內(nèi)。

圖2