董 蕎

（國(guó)網(wǎng)北京市電力公司，北京 102200）

0 引 言

在環(huán)保節(jié)能減排實(shí)現(xiàn)能源系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展的要求下，可再生能源發(fā)電技術(shù)不斷發(fā)展應(yīng)用于實(shí)際的電力系統(tǒng)發(fā)電作業(yè)，其中風(fēng)能憑借著其清潔、成本低、資源豐富、靈活、獲取便利等優(yōu)勢(shì)，加之風(fēng)力發(fā)電技術(shù)目前相對(duì)成熟，使風(fēng)能成為了當(dāng)前電力系統(tǒng)中接入最為廣泛的可再生清潔能源[1]。風(fēng)力發(fā)電作為分布式電源，將其及所屬設(shè)備接入電力系統(tǒng)促進(jìn)了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。風(fēng)力發(fā)電雖然便宜易得，對(duì)環(huán)境友好，但是風(fēng)力發(fā)電受季節(jié)、氣候等因素的影響較大，具有波動(dòng)性和間歇性，存在較大的不確定性，容易對(duì)電網(wǎng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和電網(wǎng)的風(fēng)電承載力造成干擾，影響電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量。

電力系統(tǒng)中的各種電氣設(shè)備在運(yùn)行時(shí)無(wú)法將電能完全轉(zhuǎn)換，會(huì)出現(xiàn)電能損耗的現(xiàn)象。在電力傳輸過(guò)程中，由于線路電阻或電網(wǎng)配電運(yùn)行方式不合理，會(huì)產(chǎn)生一部分的線損。風(fēng)力發(fā)電接入電力系統(tǒng)后，電網(wǎng)潮流分布由單一流動(dòng)的模式轉(zhuǎn)為雙向流動(dòng)模式。不斷增加風(fēng)力發(fā)電的裝機(jī)比例，而電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電的承載容量和風(fēng)力發(fā)電機(jī)組承載力有限，對(duì)電網(wǎng)的潮流分布和線損都產(chǎn)生了影響，進(jìn)而沖擊了電網(wǎng)服務(wù)質(zhì)量和安全穩(wěn)定運(yùn)行。文獻(xiàn)[2]利用知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)對(duì)大電網(wǎng)的潮流變化進(jìn)行了計(jì)算，但是風(fēng)力發(fā)電的不確定性，導(dǎo)致無(wú)法準(zhǔn)確地獲取先驗(yàn)知識(shí)。為更好地對(duì)接入風(fēng)力發(fā)電的電網(wǎng)運(yùn)行、規(guī)劃進(jìn)行有效的管控，本文分析風(fēng)力發(fā)電接入系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)潮流與線損的影響。

1 風(fēng)力發(fā)電接入系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)潮流與線損影響分析

1.1 風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)潮流影響分析

電網(wǎng)的潮流由電網(wǎng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)確定，電網(wǎng)接入風(fēng)電電源后，電網(wǎng)中的潮流流動(dòng)發(fā)生變化。若電網(wǎng)中共有D個(gè)節(jié)點(diǎn)，分布式供電電源共d個(gè)，將電網(wǎng)負(fù)荷作為阻抗，則由電路穩(wěn)態(tài)和功率分布分析，可以得到電網(wǎng)中電源q的輸出功率。將電網(wǎng)中各節(jié)點(diǎn)功率分解，可以確定功率歸屬[3]：

1.2 風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)線損影響分析

當(dāng)風(fēng)電接入電網(wǎng)后，電網(wǎng)中的線損可以按照下式計(jì)算[4]：

式中，ΔLS1和ΔLS2分別為母線到風(fēng)電機(jī)組的往返線路損耗；U為風(fēng)電機(jī)組的發(fā)電電壓；R為機(jī)組電阻；γ為風(fēng)電接入占據(jù)線路比例；Wl為線路功率；Wfd為機(jī)組功率；Ql和Qfd分別為線路和機(jī)組變壓器銅損。風(fēng)電接入電網(wǎng)后，產(chǎn)生諧波影響電壓。由于改變了電網(wǎng)潮流，吸收無(wú)功功率，降低電網(wǎng)損耗。當(dāng)風(fēng)電出力為2倍負(fù)荷時(shí)，線損不變；大于2倍負(fù)荷，增加線損；反之，減少線損。

2 實(shí)例驗(yàn)證

為對(duì)上文提出的風(fēng)力發(fā)電接入系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)潮流與線損影響分析方法的實(shí)際應(yīng)用可行情況進(jìn)行研究，選取實(shí)際的風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)作為應(yīng)用對(duì)象，驗(yàn)證所提出的分析方法是否有助于電網(wǎng)運(yùn)行管理工作。

2.1 實(shí)例驗(yàn)證方案設(shè)計(jì)

本次實(shí)例驗(yàn)證所選取的風(fēng)力接入電網(wǎng)以輻射型方式連接各輸電線路，電網(wǎng)中共有25個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中傳統(tǒng)電源節(jié)點(diǎn)和風(fēng)力發(fā)電節(jié)點(diǎn)各一個(gè)。風(fēng)電發(fā)電的裝機(jī)容量為50 MW，電網(wǎng)中使用的輸電線路的線路阻抗、電網(wǎng)各節(jié)點(diǎn)負(fù)荷以及節(jié)點(diǎn)變壓器、風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的發(fā)電能力情況等參數(shù)已知。

選用將本文提出的分析方法與基于知識(shí)經(jīng)驗(yàn)和深度強(qiáng)化學(xué)習(xí)的方法進(jìn)行分析準(zhǔn)確度對(duì)比的方式，直觀得到相應(yīng)的對(duì)比數(shù)據(jù)，通過(guò)分析總結(jié)最終的驗(yàn)證結(jié)論。驗(yàn)證中，利用智能電網(wǎng)的識(shí)別技術(shù)，計(jì)算電網(wǎng)的理論線損并利用仿真軟件模擬電網(wǎng)潮流分布。將兩種方法對(duì)電網(wǎng)潮流分布以及線損的分析結(jié)果與理論值進(jìn)行比較，完成實(shí)例驗(yàn)證研究。

2.2 實(shí)例驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析與討論

表1中的數(shù)據(jù)為兩種分析方法對(duì)風(fēng)力接入電網(wǎng)的潮流分布和線損情況與理論值的對(duì)比結(jié)果。

表1 實(shí)例驗(yàn)證數(shù)據(jù)

分析表1中的數(shù)據(jù)可知，電網(wǎng)理論線損電量與本文方法的分析結(jié)果更接近。統(tǒng)計(jì)來(lái)講，本文方法的平均線損率為3.11%，對(duì)比方法的平均線損率為4.75%，理論平均線損率為2.97%。本文方法分析的平均線損率與理論值相差更小，更能反映線損的情況。此外，對(duì)于電網(wǎng)內(nèi)潮流變化的分析，本文方法分析結(jié)果與理論值之間的差距整體上小于對(duì)比方法，表明使用本文方法分析風(fēng)電接入對(duì)電網(wǎng)線損與潮流影響是可行的，并且方法的分析結(jié)果較為精確。

總結(jié)以上的實(shí)例驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析內(nèi)容可知，本文針對(duì)風(fēng)力發(fā)電接入電力系統(tǒng)情況所提出的電網(wǎng)潮流與線損影響分析方法能夠精確計(jì)算電網(wǎng)中因風(fēng)力發(fā)電接入而造成的線損和潮流變化，準(zhǔn)確分析電網(wǎng)接入風(fēng)電后受到的具體影響情況，為今后的電網(wǎng)運(yùn)行管理中處理風(fēng)電的功率雙向流動(dòng)提供技術(shù)支持。

3 結(jié) 論

風(fēng)能是一種在我國(guó)缺少煤炭等常規(guī)能源的地區(qū)以及部分內(nèi)陸地區(qū)可以廣泛獲得的可再生清潔能源。憑借其價(jià)格低廉、獲取方式簡(jiǎn)單、不會(huì)向空氣中排放污染物造成影響等優(yōu)點(diǎn)，在我國(guó)的發(fā)電系統(tǒng)中不斷推廣應(yīng)用。但是，風(fēng)力發(fā)電接入電力系統(tǒng)后，改變了電力系統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)組成，而風(fēng)發(fā)電自身的不確定性和不穩(wěn)定性，造成接入電力系統(tǒng)的分布式能源穩(wěn)定性較差，同時(shí)也會(huì)影響電網(wǎng)潮流流動(dòng)模式和配電線損變化。為便于對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行更加準(zhǔn)確的調(diào)控，本文研究了風(fēng)力發(fā)電接入系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)潮流與線損影響分析方法。通過(guò)在實(shí)際運(yùn)行的電網(wǎng)中對(duì)該分析方法的應(yīng)用，驗(yàn)證了所提出方法的準(zhǔn)確性，為今后的電網(wǎng)管理工作提供了理論依據(jù)。