芻議風電場接入對原系統(tǒng)有何影響

龔學良

（廣東電網(wǎng)有限責任公司茂名供電局，廣東茂名，525000）

芻議風電場接入對原系統(tǒng)有何影響

龔學良

（廣東電網(wǎng)有限責任公司茂名供電局，廣東茂名，525000）

本文結(jié)合風力發(fā)電機的電網(wǎng)實例，對風電場對系統(tǒng)峰谷差的影響機理進行了探討，并對風電場接入以后系統(tǒng)等效負荷峰谷差的變化進行了深入的研究，對風電場接入對原系統(tǒng)的影響進行了闡述。

風電場；時序負荷曲線；原系統(tǒng)；風電出力時序曲線

1 前言

在我們國家，該技術(shù)正在飛速地發(fā)展，而作為可再生能源不可或缺的組成部分，風電已經(jīng)成為了改善我們國家電源結(jié)構(gòu)不可缺少的環(huán)節(jié)之一。我們國家的能源局分別在全國各地的地區(qū)規(guī)劃了很多個風電基地，并且確定了我們國家風電大規(guī)模、集中式的發(fā)展道路。而在對風電接入電力調(diào)度運行的影響進行研究的時候，這個會對整個系統(tǒng)的調(diào)度運行產(chǎn)生了非常大的影響，而系統(tǒng)擁有非常靈活可調(diào)節(jié)的容量系統(tǒng)接納風電的條件之一。而一些學者則認為，風電不可控的波動性是其對電力系統(tǒng)的調(diào)度運行的重要影響因素之一，在接入大規(guī)模風電以后，系統(tǒng)的自動發(fā)電控制容量增加的非常明顯，而調(diào)峰的容量需求量會隨著風電裝機容量的增加有著非常明顯的變化。這樣就會造成電網(wǎng)的調(diào)峰需求大幅度地增加，而電網(wǎng)的調(diào)峰能力或許成為風電發(fā)展的技術(shù)瓶頸，所以需要調(diào)用其它地域的調(diào)峰資源參與調(diào)整風電出力波動，進而可以實現(xiàn)風能資源合理地利用。

2 含風力發(fā)電機的電網(wǎng)實例

正常運行的時候，GX線帶X站1號線主變負荷，而且通過了XY線帶Y風電場線；JX帶II母空載運行；110kV母聯(lián)在分位。GX線兩側(cè)都是階段式后備保護，JX線、XY線兩側(cè)為光差保護；X站110kV母線沒有配置母差的保護。

圖1 系統(tǒng)的簡圖

3 故障情況

某時，當GX線在A線發(fā)生了接地故障的時候，而且是56毫秒以后發(fā)生，而G站的GX線保護動作解除了一些故障，僅僅用掉了622毫秒，在X站110kV的母線電壓的二次值降到了10V以下的時候，僅用1039毫秒，GX線就可以合閘，而用了1217毫秒以后，就會再次發(fā)生了跳閘現(xiàn)象，用了2687毫秒，而X站備有自投動作合上110kV，而X站母線電壓恢復了正常。

4 原因分析

如果GX線出現(xiàn)了故障，而G側(cè)的斷路器就會發(fā)生跳閘現(xiàn)象，而殘壓發(fā)生了故障以后的622毫秒就會減小到了10V。風電機組的低電壓穿越的能力、類型以及容量有著直接的關(guān)系。當前，為了能更好地減小負載時候的風電機組的功率，而風電機組無論是l0kV，還是110kV的母線，其負荷的容量都會大于其容量。發(fā)生這樣故障的是，Y風的電場發(fā)出了2000千瓦，而X站的負荷則為一萬千瓦，所以暫時不會考慮到孤島的運行問題。如果Y風的電場發(fā)出了大于X站的負荷，而殘壓的衰減時間就會可能更長。

5 風電的接入對電網(wǎng)調(diào)峰需求的影響分析

5.1 影響機理

風力發(fā)電系統(tǒng)的峰值負荷沖擊差，這個取決于幅度和方向的改變在風天的輸出和負載變化的大小和方向之間的關(guān)系。結(jié)合電網(wǎng)上的等效負荷不同變化模式的風力發(fā)電收縮差，其峰值效應將有助于正調(diào)峰，反調(diào)峰和過調(diào)峰三種情況。圖2是從2014年某電網(wǎng)負荷曲線和時序風電相應的序列典型日曲線輸出曲線的模擬圖。風電反調(diào)是指抗峰風功率輸出的增加和降低的曲線和系統(tǒng)負載的曲線正好相反，如圖2（a）中所示的典型的日曲線；風正調(diào)峰值指的是風力發(fā)電輸出增加和減少基本上是相同，而且峰值風力發(fā)電系統(tǒng)的峰值負荷小于給降低的峰值負荷曲線風功率之間的差，如圖2（b）所示，典型的每日曲線，通過風功率峰值風力指變化趨勢和盤中輸出負載是基本相同的，風力發(fā)電系統(tǒng)的負荷峰谷差比所述差要大一些，其普通的日曲線可以如圖2（c）所示。需要注意的是，上述情況只有當電容量相對比例大的情況才可能發(fā)生的。

圖2 風電出力的各種調(diào)峰效應

5.2 特性以及影響

該特性大部分指的是由于每天光線溫度的不同而受到的影響，每個時間段的風速的統(tǒng)計都有不同的意義，這樣就導致了風電出力在一天之內(nèi)的相對變化規(guī)律。而在該地區(qū)風電的最大平均出力則出現(xiàn)在凌晨的零點到一點，而最小的平均出力則出現(xiàn)在下午的三點到四點，我們從圖上就可以看到，這個地方的風電夜間平均出力應該遠遠地大于白天的平均出力，并且其曲線與負荷曲線的變化趨勢則恰好相反，這樣也就知道了，其風電出現(xiàn)的正調(diào)峰效應幾率應該遠遠小于出現(xiàn)反調(diào)峰效應的幾率。

5.3 分析

把時序負荷曲線和風電時序出力曲線相互結(jié)合以后，就可以推算出來負荷和風電相減以后的等效負荷的峰谷差以及原始的負荷各日負荷峰谷差。對風電接入前后的系統(tǒng)負荷峰谷的差值變化進行詳細地分析，如圖3所示，為原始負荷的持續(xù)曲線和等效負荷的持續(xù)曲線。

圖3 電網(wǎng)原始負荷與等效負荷峰谷差持續(xù)曲線

從上圖可以看出來：風電接入使這個地區(qū)的電網(wǎng)調(diào)峰的需求量就會有非常明顯的增多；而且風電接入之后的電網(wǎng)等效負荷的最大峰谷差也是原始負荷平均峰谷差的兩到三倍；而等效的負荷平均峰谷差率基本上是原來的負荷平均相對峰谷差的兩倍。而且這個地區(qū)的電網(wǎng)每天的平均峰谷差率基本上可以接近或者是超過了最大的調(diào)峰能力，這樣就嚴峻地考驗到了系統(tǒng)調(diào)度。從圖上我們就能找到每個點的縱坐標表示了接入風電以后的這一天等效負荷峰谷差，而每一個點的橫坐標就可以說明原來的負荷峰谷差。上面的圖我們可以找到風電接入對整個系統(tǒng)峰的谷差影響。而從圖中我們可以看到，有y=x的分界線，如果散點進入了分界線右側(cè)，就可以表明風電接入增加了系統(tǒng)的峰谷差。從上圖就能看出來，大部分的模擬日風電的加入加大了系統(tǒng)的峰谷差，而且峰谷的差增量非常大。原來的負荷曲線就會分布在比較小的范圍里，而風電加入以后，系統(tǒng)的峰谷差分布的范圍就會變得非常寬，這樣就可以知道，當風電接入以后，該地區(qū)的電網(wǎng)等效負荷曲線峰谷差明顯變大而且還有很多不確定性的增強，這樣整個系統(tǒng)就會面臨著復雜多變的運行方式。

6 結(jié)束語

綜上所述，當風電場接入到電網(wǎng)以后，除了可以對系統(tǒng)的備自投、母線以及電容器有影響之外，還有可能導致了快速的保護誤動。所以，在現(xiàn)實的工作當中，應該更重視風電場的接入，而還應該考慮到保護裝置的配置，在關(guān)鍵的時候還應該加裝方向保護，這樣就可以確定繼電保護的正確動作。

［1］石佳穎，沈辰，劉峰.雙饋風電機組動力學特性對電力系統(tǒng)小于干擾穩(wěn)定的影響分析［J］.電力系統(tǒng)自動化，2013（18）：72～74.

［2］張子泳，胡志堅，胡夢月.含風電的互聯(lián)電力系統(tǒng)時滯相關(guān)穩(wěn)定性分析與魯邦阻尼控制［J］.中國電機工程學報，2012（34）：17～18.

［3］余貽鑫，王靖然，呂曉陽.基于安全性價值的含大風電的電力系統(tǒng)擴展規(guī)劃［J］.中國科學技術(shù)科學，2012（07）：121～123.

Discussion on the influence of the wind farm access to the original system

Gong Xueliang
（Guangdong Power Grid Co., Ltd. Maoming Power Supply Bureau,Guangdong Maoming, 525000）

in this paper, the mechanism of the effect of wind power on the peak and valley difference of the system is discussed, and the effect of the equivalent load peak and valley difference on the wind farm is discussed.

wind farm; time series load curve; original system; wind power output time series curve

TM614

A

龔學良（1987—），男，廣東茂名人，助理工程師，從事電力系統(tǒng)規(guī)劃、電力系統(tǒng)運行與分析工作。