牟欣瑋

[摘 要]電網(wǎng)的潮流計(jì)算是電力系統(tǒng)中最基本同時(shí)又是最重要的一種分析工具，而配網(wǎng)的潮流計(jì)算是進(jìn)行配電網(wǎng)分析的一個(gè)主要內(nèi)容。通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方式求解出整個(gè)系統(tǒng)的潮流分布狀況，并進(jìn)行越界檢查，全面掌握系統(tǒng)的運(yùn)行情況。同時(shí)為定量分析系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)與運(yùn)行等方面是否合理、經(jīng)濟(jì)等提供了強(qiáng)有力的評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)。下面，本文就針對(duì)風(fēng)電機(jī)組配電網(wǎng)的潮流計(jì)算進(jìn)行簡(jiǎn)單分析，以供參考。

[關(guān)鍵詞]風(fēng)電機(jī)組；電網(wǎng)；潮流計(jì)算

中圖分類號(hào)：TM744 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）25-0104-01

1 電力系統(tǒng)潮流計(jì)算

在電力系統(tǒng)的潮流計(jì)算中，已知每一個(gè)節(jié)點(diǎn)都有四個(gè)運(yùn)行變量，即節(jié)點(diǎn)的電壓、相角以及節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率，如果系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)數(shù)為n，則包含4n個(gè)表征節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀態(tài)的參數(shù)。對(duì)每個(gè)節(jié)點(diǎn)而言，通常都是事先給定這四個(gè)運(yùn)行參數(shù)中的任意兩個(gè)參數(shù)的原始數(shù)據(jù)，且把另外的兩個(gè)參數(shù)作為待求量來(lái)進(jìn)行計(jì)算。

在進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，根據(jù)系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)給定變量的不同，將節(jié)點(diǎn)分為以下三種類型：

第一類是PQ節(jié)點(diǎn)。此類型節(jié)點(diǎn)的已知量是節(jié)點(diǎn)注入功率P和Q，待求量是電壓幅值U和相角。通常變電所母線都是PQ節(jié)點(diǎn)，已知輸出功率P和Q的發(fā)電機(jī)也看作這類節(jié)點(diǎn)。在進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，電力系統(tǒng)的絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)都是這一類型。

第二類是PV節(jié)點(diǎn)。此類型節(jié)點(diǎn)的已知量是節(jié)點(diǎn)注入功率P和節(jié)點(diǎn)電壓的幅值U，而未知參數(shù)是該節(jié)點(diǎn)無(wú)功功率Q及節(jié)點(diǎn)電壓的相位角。有一定無(wú)功儲(chǔ)備的發(fā)電廠母線以及具備一定無(wú)功電源的變電所母線都可作為此類節(jié)點(diǎn)。

最后一類是平衡節(jié)點(diǎn)。在進(jìn)行潮流計(jì)算時(shí)，此類節(jié)點(diǎn)只設(shè)有一個(gè)。這類節(jié)點(diǎn)事先給定的運(yùn)行節(jié)點(diǎn)電壓向量，待求參數(shù)是節(jié)點(diǎn)的有功功率和無(wú)功功率。該節(jié)點(diǎn)的電壓向量的相位角取為零度，并在潮流計(jì)算中以該點(diǎn)的電壓向量方向?yàn)閰⒖驾S。平衡整個(gè)系統(tǒng)的功率就由該節(jié)點(diǎn)承擔(dān)。關(guān)于該節(jié)點(diǎn)的選擇，通常選擇擔(dān)負(fù)調(diào)整系統(tǒng)頻率任務(wù)的某一發(fā)電廠（或發(fā)電機(jī)）。

在進(jìn)行電力系統(tǒng)潮流計(jì)算時(shí)，平衡節(jié)點(diǎn)是必須設(shè)置且是唯一的；PV節(jié)點(diǎn)是少量的，甚至是可能沒(méi)有的；而PQ節(jié)點(diǎn)是大量的，系統(tǒng)中的絕大多數(shù)節(jié)點(diǎn)屬于這種類型[1]。

2 潮流計(jì)算算例

選用圖1所示的33節(jié)點(diǎn)輻射狀配電系統(tǒng)作為分析算例，該系統(tǒng)電壓基準(zhǔn)值取為12.66kV，視在功率基準(zhǔn)值為1000kVA。節(jié)點(diǎn)電壓上下限值分別為1.0pu和0.9pu。

600kW風(fēng)力機(jī)技術(shù)比較成熟，設(shè)計(jì)比較可靠，性能價(jià)格比較高，是一款很經(jīng)典的機(jī)型。在各風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行的風(fēng)力機(jī)當(dāng)中，600kW機(jī)組占了相當(dāng)大的比重。本文并入的三臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)額定容量均選擇600kW。風(fēng)機(jī)一般安裝在配電網(wǎng)饋線末端或遠(yuǎn)離系統(tǒng)靜態(tài)電壓穩(wěn)定性較薄弱的支路。因此，本文選取18、24、32節(jié)點(diǎn)并入風(fēng)機(jī)。在18節(jié)點(diǎn)并入一號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、24節(jié)點(diǎn)并入二號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)、32節(jié)點(diǎn)并入三號(hào)風(fēng)力發(fā)電機(jī)。單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的參數(shù)如表1所示：

需要注意，在參與系統(tǒng)潮流計(jì)算時(shí)必須將風(fēng)力發(fā)電機(jī)的參數(shù)統(tǒng)一歸算到系統(tǒng)的基準(zhǔn)容量下。同時(shí)為了突出本文所研究的內(nèi)容，進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算，將忽略風(fēng)電機(jī)組的尾流效應(yīng)、集電線路和變壓器的損耗[2]。假定每臺(tái)風(fēng)機(jī)的有功出力均為額定值。設(shè)定收斂精度為107，則潮流計(jì)算經(jīng)過(guò)五次迭代后達(dá)到收斂。本文采用的VPQ模型迭代次數(shù)比較少、收斂性好、速度快。相比常規(guī)的PQ模型，有效的改善了風(fēng)電機(jī)組的潮流計(jì)算模型，更具有實(shí)用性。

為了全面分析風(fēng)電機(jī)組不同出力水平對(duì)配電網(wǎng)電壓幅值的影響，選取風(fēng)機(jī)的并網(wǎng)點(diǎn)18、32節(jié)點(diǎn)，距并網(wǎng)較近的12、29節(jié)點(diǎn)以及距并網(wǎng)較遠(yuǎn)5、7節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行定量分析。針對(duì)風(fēng)電機(jī)組的不同出力水平進(jìn)行潮流計(jì)算，根據(jù)潮流計(jì)算結(jié)果繪制出這些節(jié)點(diǎn)的電壓水平隨風(fēng)電機(jī)組出力變化曲線，如圖2所示。

從圖2中可以看出，雖然選取的這些節(jié)點(diǎn)位置不同，但其電壓幅值的變化趨勢(shì)是一致的，因此，選取的這些節(jié)點(diǎn)是具有代表性的。隨著風(fēng)速的加強(qiáng)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力水平也隨之提升，風(fēng)電機(jī)組對(duì)配電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)電壓支撐能力也變強(qiáng)。配電網(wǎng)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓幅值呈現(xiàn)出逐漸升高的趨勢(shì)。但每個(gè)節(jié)點(diǎn)電壓提高的幅度是不一樣的，18節(jié)點(diǎn)最高，32節(jié)點(diǎn)次之，5節(jié)點(diǎn)最低。18和32節(jié)點(diǎn)同是風(fēng)力發(fā)電機(jī)接入點(diǎn)，但32節(jié)點(diǎn)相比18節(jié)點(diǎn)電壓提高幅度低，這是因?yàn)?2節(jié)點(diǎn)的負(fù)荷比較重。風(fēng)速是一種比較依賴氣象條件的特殊能源，具有動(dòng)態(tài)和隨機(jī)性，因此風(fēng)能的預(yù)測(cè)存在一定的誤差是必然的。必須要考慮風(fēng)速不確定性和風(fēng)機(jī)出力不確定情況下的配電網(wǎng)潮流問(wèn)題。根據(jù)某一時(shí)間段的風(fēng)速預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)給出系統(tǒng)一個(gè)合理的運(yùn)行區(qū)間，以此處理風(fēng)速的不確定性問(wèn)題。此區(qū)間能夠確保在風(fēng)速預(yù)測(cè)誤差范圍內(nèi)系統(tǒng)運(yùn)行的所有可能都被包括在內(nèi)，不會(huì)發(fā)生漏落現(xiàn)象，具有很好的實(shí)用性。

3 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段，電網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓絹?lái)越復(fù)雜，欲滿足居民對(duì)電能質(zhì)量的高要求，研究其潮流問(wèn)題是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。另外，在能源瀕臨枯竭與環(huán)保意識(shí)不斷增強(qiáng)的雙重作用下，推動(dòng)著風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源和可再生能源走向能源舞臺(tái)的最前端。它們的并網(wǎng)對(duì)配電網(wǎng)潮流提出了更高的要求。尤其是風(fēng)能作為一種特殊的能源較依賴于氣象條件，具有大容量、動(dòng)態(tài)和隨機(jī)的特性，將大規(guī)模的風(fēng)電機(jī)組并入傳統(tǒng)配電網(wǎng)必定會(huì)帶來(lái)新的問(wèn)題和挑戰(zhàn)。迫切需要對(duì)包含有風(fēng)電機(jī)組的配電網(wǎng)進(jìn)行潮流計(jì)算，分析加入風(fēng)電機(jī)組后對(duì)電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)電壓和線路功率造成的影響，并檢查電壓或功率是否出現(xiàn)越限。因此，進(jìn)行對(duì)包含風(fēng)電機(jī)組的配電網(wǎng)潮流計(jì)算是一個(gè)基礎(chǔ)而關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)

[1]武歷忠，徐誠(chéng).電力系統(tǒng)潮流計(jì)算[J].云南電力技術(shù)，2016，04：107-109.

[2]劉敏.電力系統(tǒng)潮流計(jì)算自動(dòng)調(diào)整問(wèn)題研究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2015，09：13-15.