包翔 張海平

（國網(wǎng)寧東供電公司 寧夏回族自治區(qū)靈武市 750411）

1 中國風(fēng)電/光伏混合發(fā)電項目接入國際電網(wǎng)的光伏電壓穩(wěn)定利用現(xiàn)狀趨勢分析

能源電力系統(tǒng)的穩(wěn)定電壓電流穩(wěn)定性分析是廣泛指能源系統(tǒng)電網(wǎng)發(fā)生電壓故障后，電網(wǎng)在不可能發(fā)生穩(wěn)定電壓系統(tǒng)崩潰的條件情況下，維持或及時恢復(fù)系統(tǒng)穩(wěn)定電壓運行的處理能力；目前傳統(tǒng)的民用電力系統(tǒng)對于電壓穩(wěn)定性的分析方法主要類型有電壓靈敏度分析法和v/pv 電壓曲線分析法。隨著我國風(fēng)能，太陽能的不斷深入發(fā)展，風(fēng)電/光伏混合發(fā)電已被作為發(fā)展新能源的重要突破口。在現(xiàn)代傳統(tǒng)的光伏電網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)電壓穩(wěn)定性的分析方法基礎(chǔ)上，國內(nèi)外著名科學(xué)家對太陽風(fēng)電和光伏風(fēng)力發(fā)電機組并網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)電壓波動穩(wěn)定性問題進(jìn)行了深入性的研究。華北的大型水力風(fēng)電廠和光伏混合發(fā)電廠采用離散式充電管理中心很遠(yuǎn)，主要在西北和華北地區(qū)，采用弱電源連接和強啟動系統(tǒng)的新型遠(yuǎn)傳充電方式，給大型風(fēng)力發(fā)電和光伏混合發(fā)電系統(tǒng)帶來了很大的電源不確定性，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的負(fù)載電壓性和穩(wěn)定性。

在我國風(fēng)電電力機組建設(shè)發(fā)展初期，由于一些主流大型風(fēng)電電力機組在正常運行中會長期占用大量的無功功率，風(fēng)電場的無限有功功率能量設(shè)備需求不足是最終導(dǎo)致主流電力系統(tǒng)的大電壓運行穩(wěn)定性大大降低的主要組成原因。此時，風(fēng)電驅(qū)動系統(tǒng)完全可以將其看作僅只是一個產(chǎn)生一種有功接收功率和間接吸收無功功率的驅(qū)動接收端風(fēng)電系統(tǒng)，類似于產(chǎn)生有功接收功率和間接吸收無功功率，所以目前影響我國風(fēng)電系統(tǒng)接入其他電力系統(tǒng)時的電壓驅(qū)動穩(wěn)定性的主要影響因素之一是其對電壓的直接支撐驅(qū)動能力存在不足。

2 風(fēng)電/光伏發(fā)電接入后動態(tài)與靜態(tài)穩(wěn)定性的分析

2.1 風(fēng)電/光伏發(fā)電接入后靜態(tài)穩(wěn)定性分析

電力系統(tǒng)中的靜態(tài)潮流電壓穩(wěn)定潮流分析方法主要根據(jù)潮流模型的不同，主要分為有基于傳統(tǒng)物理潮流概念的非穩(wěn)定性潮流分析和基于lelei 動態(tài)潮流分析方程的兩種靜態(tài)潮流分析方法。直觀的基于傳統(tǒng)物理數(shù)學(xué)概念的兩種定性曲線分析方法我們分別是根據(jù)：“發(fā)電機-輸電線路-負(fù)荷”兩個模型分別得到的一個pv 直點曲線和到的vq 直線曲線；這是屬于最直觀的定性分析方法?；趧討B(tài)功率分析方程的傳統(tǒng)靜態(tài)功率分析方法主要類型有最大運動功率法、靈敏度系數(shù)分析法、潮流多項式解分析方法與基于雅可比法的矩陣奇異性分析方法。上述系統(tǒng)電壓穩(wěn)定響應(yīng)分析方法是一種科學(xué)確定性強的分析方法,即在一種給定的系統(tǒng)電壓運行條件狀態(tài)（網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洹⒐β孰娏鬏敵?、盲功率電流補償?shù)龋┫?，可以直接確定特定過載負(fù)荷電流增長速率模式下的系統(tǒng)電壓穩(wěn)定響應(yīng)裕度，這對于研究分析在一定系統(tǒng)運行狀態(tài)條件下的系統(tǒng)電壓運動穩(wěn)定性和電壓響應(yīng)速度性能以及補償控制措施應(yīng)用具有重要指導(dǎo)意義。但是，電力系統(tǒng)本質(zhì)上仍然是一個不確定性的系統(tǒng)，元件發(fā)生故障、負(fù)荷壓力水平、風(fēng)電和光伏風(fēng)力發(fā)電都可能具有很大不確定性，電力系統(tǒng)預(yù)測電壓波動失穩(wěn)的應(yīng)力概率分析不能僅通過具有確定性的預(yù)測電壓波動穩(wěn)定性數(shù)值分析方法來進(jìn)行確定，為了有效彌補上述測量方法的不足，國內(nèi)外測量專家和相關(guān)科學(xué)家將概率分析計算方法與電壓應(yīng)力穩(wěn)定數(shù)值分析相有機結(jié)合，建立了基于電力系統(tǒng)預(yù)測電壓波動穩(wěn)定性的應(yīng)力概率數(shù)值評估分析模型。

2.2 風(fēng)電/光伏發(fā)電接入后動態(tài)穩(wěn)定性分析

隨著大型風(fēng)能/光伏電站并網(wǎng)機組規(guī)模的逐步快速發(fā)展，重大設(shè)備故障對大型風(fēng)電并網(wǎng)機組（包括光伏電站）設(shè)備并網(wǎng)時高電壓運行穩(wěn)定性的直接影響也越來越明顯。電網(wǎng)的大量無功功率將被大型風(fēng)電并網(wǎng)機組直接吸收，從電網(wǎng)無線有功功率控制器的應(yīng)用角度分析來看，這將進(jìn)一步大大降低電網(wǎng)供電量，危及電網(wǎng)相鄰地區(qū)風(fēng)電場的安全穩(wěn)定正常運行。從各種無效有功電壓調(diào)節(jié)保護設(shè)備的應(yīng)用角度分析來看，在高風(fēng)電（光伏）和高壓低傳導(dǎo)電壓負(fù)載的應(yīng)用情況下，由于不同運行系統(tǒng)故障或不同無功功率補償控制器操作協(xié)調(diào)不當(dāng)，可能會直接導(dǎo)致不同無效有功電壓欠功率補償或無功補償操作過度，還有有可能會同時發(fā)生無功電壓波動躍變等異常情況，并最終可能導(dǎo)致用于風(fēng)機/光伏風(fēng)力發(fā)電廠應(yīng)用領(lǐng)域的光伏發(fā)電機組和建設(shè)中的發(fā)電控制單元保護設(shè)備因高、低電壓負(fù)載保護系統(tǒng)動作的影響連鎖中斷脫網(wǎng)發(fā)生事故。國內(nèi)外對光伏風(fēng)電維持機組（光伏）風(fēng)力動態(tài)交流電壓響應(yīng)穩(wěn)定性的課題研究主要重點集中在光伏風(fēng)電維持機組、光伏風(fēng)力逆變器和無功功率電流調(diào)節(jié)器的風(fēng)力動態(tài)電壓響應(yīng)系統(tǒng)特性對風(fēng)機短路后風(fēng)電維持系統(tǒng)動態(tài)電壓穩(wěn)定能力的重要影響與其他風(fēng)電場/光伏風(fēng)力發(fā)電廠的風(fēng)力發(fā)電機經(jīng)常停機或短路停電等實際情況。研究方向領(lǐng)域主要包括靜態(tài)風(fēng)力機組的結(jié)構(gòu)與性能仿真、動態(tài)風(fēng)力裝置結(jié)構(gòu)分析與計算風(fēng)力機組中低壓輸出功率、風(fēng)力機高壓事故原因分析。

3 風(fēng)電/光伏發(fā)電接入電網(wǎng)的電壓控制策略

3.1 對風(fēng)電/光伏發(fā)電設(shè)備的控制進(jìn)行調(diào)節(jié)

如果一個并聯(lián)補償電容器中元組件的數(shù)量相對較少，補償器的容量可能會隨著時間增加，對我國電網(wǎng)的運行影響較大；如果各種并聯(lián)后的電容器及其組成的數(shù)量相對較多，這將大大增加各種組的經(jīng)濟使用成本，因此要求相應(yīng)的機電工程設(shè)計團隊必須根據(jù)實際使用情況及時調(diào)整并聯(lián)電容器，特別是在利用風(fēng)電或光伏風(fēng)力發(fā)電的材料產(chǎn)量價格波動顯著大幅增加的實際情況下，更應(yīng)該采用一種相應(yīng)的具有效率高的電容器，因為這樣不僅它就可以有效地準(zhǔn)確保證所有供電控制系統(tǒng)的連續(xù)電壓自動調(diào)節(jié)達(dá)到要求，而且它還可以有效促進(jìn)所有無線低功交流補償供電裝置的連續(xù)電壓調(diào)節(jié)。

3.2 控制接入電網(wǎng)的電壓分層模型

對風(fēng)力，光伏發(fā)電電壓控制策略的制定中起著關(guān)鍵作用的是對電壓進(jìn)行分層模型控制。電壓模型的控制與調(diào)節(jié)設(shè)備的特性的聯(lián)系具有緊密性。因此，相關(guān)研究團隊分析電壓模型必須根據(jù)控制裝置的特性來展開，并且制定合理的風(fēng)能和光伏發(fā)電的分級控制措施來進(jìn)行預(yù)測數(shù)據(jù)預(yù)測。通常而言，分層電源電壓模型從兩個方面考慮。

第一個分析對象是電網(wǎng)系統(tǒng)中的電容器和變壓器設(shè)備。由于電網(wǎng)在運行中兩個電廠的設(shè)備運行時間都比較長的，效率低，并且相應(yīng)的人員無法持續(xù)調(diào)節(jié)和控制設(shè)備。因而工作人員在對風(fēng)電、光伏發(fā)電電網(wǎng)系統(tǒng)中電壓進(jìn)行控制措施制定的時候，會參考和使用兩種設(shè)備的基礎(chǔ)調(diào)節(jié)量。但是電壓偏差較小的對象會通過相關(guān)人員對功率數(shù)據(jù)的了解所控制，從而使電網(wǎng)的整體工作水平上升。

第二個分析對象是風(fēng)電場、光伏發(fā)電廠和動態(tài)控制裝等設(shè)備。在電網(wǎng)系統(tǒng)的日常運行中，微調(diào)裝置功能將從這三部分更好地體現(xiàn)出來，可以有效地控制無功電壓。當(dāng)電壓在系統(tǒng)中運輸時，電壓穩(wěn)定程度將通過三這之間的穩(wěn)定性提升將有效提高，同時還能控制和改變動態(tài)無功調(diào)壓器的效率，進(jìn)而提高無功出力的效率和質(zhì)量。如果合適的團隊結(jié)合先進(jìn)有效的控制技術(shù)，分級模型不僅可以得到科學(xué)的控制與調(diào)整，而且可以有效地提高風(fēng)電和光伏電網(wǎng)的運行水平與運行能力。

分級光伏電壓控制模型策略控制在研究制定光伏風(fēng)力發(fā)電和光伏水力發(fā)電的分級電壓模型控制策略中也同樣起著一個關(guān)鍵作用。一般的國際電網(wǎng)系統(tǒng)電壓管理分層分析模型基于兩個主要方面：第一個電壓分析的研究對象主要是國際電網(wǎng)系統(tǒng)中的交流電容器和直流變壓器供電設(shè)備。由于光伏電網(wǎng)在實際運行中通常是兩個不同電廠而在運行整個過程中，時間比較長，相應(yīng)工作人員不能連續(xù)同時控制風(fēng)電、光伏電站并網(wǎng)時的電壓，所以這兩類發(fā)電設(shè)備將不能作為基本裝備設(shè)置和未來設(shè)備供電網(wǎng)工作人員隨時進(jìn)行操作參考。然后動態(tài)控制組根據(jù)電網(wǎng)相應(yīng)的光伏電力監(jiān)測數(shù)據(jù)實時顯示動態(tài)控制室的低壓運行對象，以初步確定整個光伏電網(wǎng)的低壓運行能力水平；第二層裝置是光伏風(fēng)電場、光伏風(fēng)力發(fā)電廠和電網(wǎng)動態(tài)控制室該裝置可以分析低壓對象。在我國電網(wǎng)系統(tǒng)的日常維護運行中，這三個小部分將不僅能更好地充分體現(xiàn)出對微調(diào)電壓裝置的控制功能，對盲目電壓控制和逆變電壓在電網(wǎng)應(yīng)力快速傳遞運動過程中也能起到一定的抑制作用。在針對電壓電流進(jìn)行快速輸送的工作過程中，它將有效用于提高三者之間的交流電壓移動穩(wěn)定性和提高控制器的動態(tài)無功調(diào)壓器的工作效率進(jìn)而可以確保其動態(tài)無損有功調(diào)壓性能的穩(wěn)定好壞。如果合適的團隊將先進(jìn)的控制技術(shù)與之相結(jié)合，不僅可以為分級模型的控制提供有利條件，而且還可以有效地提高風(fēng)電和光伏電網(wǎng)的運行水平。

3.3 電壓模型求解的控制

風(fēng)電電力機組光伏電站系統(tǒng)內(nèi)部電壓控制模型的設(shè)計求解問題屬于一類非線性系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計問題，重視這兩個方面的問題研究也將有助于企業(yè)采取合理的系統(tǒng)電壓模型控制措施。在通常這種情況下，適當(dāng)?shù)募夹g(shù)工作組和新的工作管理團隊將可以使用兩種計算方法被用來幫助求解傳統(tǒng)電壓計算模型，一種方法是使用傳統(tǒng)電壓算法，另一種方法是人工智能算法。雖然這些傳統(tǒng)矢量算法已經(jīng)得到了廣泛的實際應(yīng)用，包含了關(guān)于線性矢量規(guī)劃和非線性矢量規(guī)劃的許多內(nèi)容，還不是可以用來處理相應(yīng)或?qū)?yīng)的有源電壓控制模型，所以它也非?？梢耘c其他相應(yīng)的有源電壓控制模型一起配合使用。然而，傳統(tǒng)的直流求解電壓方法由于精度低、耗時長,限制了某些復(fù)雜電壓控制模型的求解內(nèi)。但是智能算法能有效地避免這些問題，它具有明顯的精度和效率，近年來,風(fēng)電模型往往成為解決光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的問題的常用方式。正因為如此,要重視研究智能算法，并且制定電壓控制策略。

4 總結(jié)

綜上所述，風(fēng)電/光伏風(fēng)力發(fā)電技術(shù)作為我國新能源推廣使用的典型代表，設(shè)想能夠讓其真正改變現(xiàn)狀,發(fā)揮真正的應(yīng)用價值，不僅僅需要對我國風(fēng)電/光伏風(fēng)力發(fā)電的基本原理作用進(jìn)行深刻的理論剖析，還要對我國風(fēng)電/光伏風(fēng)力發(fā)電如何接入國際電網(wǎng)的能源電壓穩(wěn)定及風(fēng)電控制系統(tǒng)方法效應(yīng)進(jìn)行深入研究與實踐探索。這樣我們才能同時起到實現(xiàn)新一代能源綜合利用的一種經(jīng)濟效益與它的社會效益，實現(xiàn)真正的可持續(xù)發(fā)展。