论分布式风力发电对配网综合负荷特性的影响

【摘 要】随着社会的飞速发展，全球工业化程度加深，资源紧缺，环境污染等问题也相继凸显出来。分布式风力发电是分布式发电中的一种，利用风能转换成电能进行发电，有利于资源的利用，环境的保护。但是由于分布式发电过程中容易造成配网的安全问题，因此分布式风力发电对配网综合负荷特性产生的影响受到了电力工作者的广泛关注。本文作者重点针对分布式风力发电对配网综合负荷特性产生的影响予以深入的探究和分析，希望可以对读者产生一些积极影响。

【关键词】分布式风力发电 配电网 综合负荷特性 影响

一、前言

从目前发展情况分析，分布式发电系统的运用不仅可不断提升系统安全性与灵活性，而且也能满足电力企业可持续发展的需求，这样大大降低环保的压力。然而，分布式发电系统对系统运行与控制带来的问题成为我们解决的首个难题。对此，根据现阶段分布式发电系统运行工况分析，电网的安全运行还存在大量安全隐患，而对这种影响我们不能忽视。由此看来，探究分布式风力发电对配网负荷特性影响是十分有必要的。

二、关于分布式风力发电的概述

（一）分布式发电内涵和分类

分布式发电指的是为更好的满足用户多样化的需求，需要在用户周围或者是现场增设多组几十千瓦、几十兆瓦发电机。因此，从广义角度分析，分布式发电指的是在用户周围安设的诸多发电设施，但对于发电规模与能源类型并不需要进行区分。分布式风力发电是分布式发电的重要组成部分，其利用风车进行风力发电，是一种环保节能的发电模式，值得电力工作者大力推广。

（二）分布式风力发电

目前全球能源普遍紧张，分布式风力发电是一种现在新兴的发电方式，顺应了节约能源，开发新能源的全球发展大趋势。一经出现很快受到全世界的普遍关注，被应用在越来越多的方面。

1.分布式风力发电的原理

风能是一种取之不尽用之不竭的清洁型能源，风能的使用有利于保护环境，节约能源。我国目前已经在很多地区采用了风力发电，取得了令人欣喜的成果。目前风力发电多采用风车技术，风力发电一般需要的装置是风力发电机组，发电机和铁塔三部分。通过三部分的运作把风能转变成电能。在这个风力发电的过程，整个风力发电系统中，风轮是最关键的一个零部件。风轮的主要材料一般为玻璃钢，其他复合材料也可以在风轮的制作使用。风轮构造相对简单，构成它主要由两部分构成，即桨叶与轮毂。受气流的影响，桨叶在空气动力影响下，推动风轮旋转，此时把风能转变为机械能。由齿轮箱增速促使发电机运转，这时把产生的机械能转变为电能。

2.分布式风力发电的特点

分布式风力发电是一种高效节能的发电方式，分布式风力发电在很多方面都存在着明显的优势。笔者下面就分布式风力发电的特点进行一下简单的介绍，首先分布式风力发电应用范围广，受环境限制小，只要所处环境风能达到标准就可以进行分布式风力发电。这大大提高了发电效率，有益于电力的供给。其次由于分布式风力发电运用的是风能，因此其相较于其它发电方式更灵活，可以针对有需要的场合进行发电，简便易行，有利于会场电力的保障。最后，分布式风力发电各发电站之间相互无影响，因此没有特殊情况不会发生大规模的停电，保障了居民的正常生活。

3.模型

风力发电模型的建立对人们了解，控制风力发电至关重要要，通过风力发电模型，模拟出风力发电的工作，了解风力发电的工作效果运转情况，掌握风力发电输出功率的变化等方面，有利于电力工作者全面了解风力发电，有效的控制和解决风力发电过程中产生的问题。根据风力机类型划分，风力发电机主要分为两大类，即恒速发电机、变速发电机；若按照发电机类型进行划分，则包含两类，即直流发电机、交流发电机。通常来说，风力发电机由三模块构成的，包含风力机模块、机械传动模块、发电机模块。电力工作者通过对以上具体发电系统的模拟可以很好的掌握风力发电的情况，保证风力发电的顺利进行。

（三）风力发电机的种类

风力发电机是分布式风力发电系统的重要组成部分，从整体上来说，风力发电系统就是由若干个发电机组成的，在由变压器经生涯之后和配电网相连接。在分布式风力发电中风力发电机的种类繁多，电力工作者对于风力发电机的选择要格外重视。现阶段，最常见的风力发电机包含以下几种，作者对其进行了详细分析。

1.恒速恒频

此类型风力发电系统通常是由若干个零部件组合而成的，例如：恒速风力机、齿轮箱、变压器以及异步发电机等。而且它是国际上应用最早、最广泛的一类风力发电机。但是，它的缺陷在于装机容量偏小，必须由风力发电系统吸收一部分无功功率。

2.变速恒频双馈

此类风力发电机是由风力机、异步发电机、PWM变流器、电容等。而且它不仅能够调节有功功率，而且又能对无功功率进行调节；另外，在外界风力影响下，发电机组采用并网发电，而在无风影响时，风力发电机也可当作电网频率或是电压补偿装置。而且和当前风力发电技术比较来说，在经济性和可靠性方面都潜在巨大优势，在市场中占有很大份额。所以，此类风力发电机成为未来风力发电的主要趋势。

3.直驱永磁同步

此类风力发电机的优势很多，如：结构简单、噪声偏低，可靠性非常高等；处在运行状态时，不再由配电网中吸收无功功率；调节变频器调制比，对有功功率与无功功率进行有效控制，不断提升电网动态运行特性。

（四）分布式风力发电系统的选择

分布式风力发电系统的选择对分布式风力发电至关重要，现阶段分布式风力发电系统有两类，一类是并网的风力发电系统，一类是独立的风力发电系统。这两类发电系统根据具体电力工程的需要选择使用，其中并网式风力发电系统适合大规模的发电例如，城市居民用电，工业用电等，而独立式风力发电系统适合较小规模的发电，例如边远地区山村的发电。因此在风力发电系统的选择上一定要考虑实际需要，结合自身实际情况，综合考虑环境，经济，用电需求，等多方面因素，选择出最优的风力发电系统。

三、分布式风力发电对配网综合负荷特性产生的诸多影响分析

（一）实施方案

1.建立负荷模型

分布式风力发电的接入容易对配网产生严重的影响，造成系统的不稳定，影响系统的安全。因此急需建立负荷模型，了解分布式风力发电对配网综合负荷特性的影响。负荷特性指的是在各个时间段电网等效负荷母线U、P、Q的变化。为准确的对风力发电系统接入后的负荷特性影响进行分析，针对不同电压影响下的负荷特性数据以及在接入WPG后的广义负荷特性数据予以获取，再进行对比分析。通过负荷模型进行分布式风力发电试验，收集数据，集中对分布式风力发电对配网综合负荷特性的影响进行分析。通过建立负荷模型的方法对分布式风力发电对配网的综合负荷特性影响进行分析，更科学，更准确，更安全，更有说服力。

2.确定定量指标

在对分布式风力发电对配网综合负荷特性影响的探究过程中，确定定量指标是其必要条件。再结合数据处理、误差分析等原则，进而得出综合残差概念。也就是说，在同等大小电压的影响下，进入WPG负荷母线产生的有功功率和无功功率对没有接入WPG负荷母线的有功功率和无功功率之差，便是综合残差。结合定义可得出下列规律，即综合残差越大，那么WPG对负荷特性产生的影响就会越显著。

（二）结果讨论

1.容量比不同的风力发电系统

经过分析得出：当WPG的接入位置保持不变时，会随着WPG容量加大，而使综合残差出现递增的形式。尽管在此情况时的综合残差会受接入位置影响，但事实上WPG连接位置保持固定，且和容量保持互相独立。而在此情况下的综合残差趋势真实的反映出WPG接入容量对风力发电系统产生的影响力。因此，我们得出结论，当WPG接入容量在不断增大时，会使综合残差呈递增趋势发展，进而对配网负荷特性产生巨大的影响。通过进行定性分析我们也可得出如下结论：如果WPG接入容量比例低于30%时，那么负荷母线稳态电压在没有接入WPG之后便会略有升高。不过，在WPG接入比列超过30%时，因配网损害的逐渐增大，进而使得稳态电压大大降低，以至于低于没有接入风力发电机情况的母线电压；随WPG容量加大，配网系统有功功率与功率因素反而会大大降低，但无功功率会和功网损会大大增加。

2.容量和位置影响力的差异分析

结合不同容量和地理位置不同对配网负荷特性影响得出以下结论：通过对容量、位置产生的综合残差予以分析。如果容量和位置产生的综合残差值小于1时，那么证明位置产生的影响将比容量因素产生的影响会增大。在此情况下，对负荷特性产生影响的因素主要为位置因素；而如果容量和位置的综合残差比值超过1时，那么则证明此情况下的容量影响因素比位置影响因素要大，而且容量因素对配网负荷特性影响远远超过位置影响因素。

四、结束语

总体来说，在再生节能能源发展的影响下，风能开发和利用已进入到高潮阶段。而且，风力发电输出功率产生的波动性与随机性直接对配网安全运行产生直接影响。在风力发电系统和配网相接入后，则成为配网综合负荷的重要一部分，甚至影响等效负荷成份变化。因此，本文作者重点针对分布式风力发电对配网综合负荷特性产生的影响予以深入的探究和分析，希望能够对读者提供更多有价值的参考和借鉴。促进我国电力事业的稳步发展。

参考文献：

[1]毕正军.考虑风力发电的综合负荷特性及其等效描述[J].《电力系统及其自动化学报》，2012，24（1）；112-113.

[2]肖园园.分布式风力发电对综合负荷特性的影响[J].《电力科学与技术学报》，2012，27（2）；132-133.

[3]李欣然.风力发电对配电网侧负荷建模的影响[J].《电力系统自动化》，2009，33（13）；134-135.