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摘 要：目前我国风力发电处于快速发展阶段，风力发电相关技术也在不断提高和完善，风电并网和消纳问题是目前最为关注的一个热点。提高配电网接纳风电的能力，保证电力系统的安全可靠运行，直接关系到风电的可持续发展。本文从无功、有功、功率因数及风电接入方式等不同方面去分析风电并入配电网后对电压稳定产生的影响。
关键词：风电场；配电网；电压稳定；无功补偿；集中与分散接入
中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0123-01
前 言
风电场一般地处偏远地区额，且风电场输出功率受地区气候、风力等自然环境的影响很大，输电线路的电压波动很大，电压控制难度高，并入配电网对系统电压的稳定性问题突出，严重制约着风电接入配电网的发展。为了探究风电场接入配电网后在不同运行条件下对电压稳定性的影响，以图1所示的配电网系统节点图为例进行分析。
1 基于异步机组风力发电的分析
1.1 无功补偿的影响
由于异步发电机在有功出力的同时，需从系统吸收无功，因此风电场的无功补偿对系统的电压影响很大。在补偿前，风电场的异步发电机在输出有功的同时需要吸收大量的无功，从而增加系统的损耗，风电场的母线电压和系统电压随着有功输出的增加不断下降，严重影响了配电网的电能质量。补偿后，风电场有功输出越大，风电场母线电压和系统电压持续升高，在一定范围内可有效减小线路损耗。但超过一定值后，风电场母线电压越来越高，将引发功率倒送，电压闪变及波动过大等问题。
1.2 有功功率的影响
在配电网馈线节点5接入风电场。如图2所示，配电线路接入风电后各节点电压在一定范围内随着风电场的有功功率的增加而增大，且越是靠近风电场接入点的节点电压增加越明显，如节点6。当风电场有功输出较小时，可由风电场向就近的配电馈线供电，减小外网的输送功率，有效降低线路的损耗，从而提升了风电接入点上线路的各节点电压。但若风电有功功率输送大于该线路各节点的總负荷功率时，将通过该线路输送功率给其他的馈线，线路损耗又会随着输送功率的不断增加而增大，风电场接入对该线路的节点电压提高作用会不断减弱。所以，当出现以上情况时，应适当降低系统电压以调节风电场接入线路后节点电压抬高的情况。
风电场的集中与分散接入：
如图3所示，在风电场总有功功率输出相同的前提下，在风电场的不同节点分别以集中和分散的方式接入配电网。可见，风电场分散（同时从节点5、17）接入时，相比集中接入（集中在节点5或集中在节点17）时系统母线电压（节点1）有很显著的提高。当系统母线电压提高时，配电网其他线路的节点电压也会相应的提高。故在风电场总有功功率输出相同的前提下，应分散式接入配电网，可有效提高配电网的总体电压水平。
2 基于双馈机组的风电场分析
2.1 功率因素的影响
如图4所示可得：①在风电场有功输出相同的前提下，风电机组在不同功率因素下对配电网各节点的影响有很大不同；②但风电机组运行在滞后功率因数时，在向配电网输送有功功率的同时也输送了一定的无功功率，有效的改善了配电网馈线的电压。反之，当风电机组运行在超前功率因素下，会吸收系统的无功功率，从而导致配电网系统电压下降。且所消耗的无功功率与功率因素成反比，功率因数越小，吸收系统的无功功率越大，电压下降幅度越大。
所以，当风电场采用双馈机组发电时，应运行在滞后功率因数方式下以充分发挥其无功调节的优势。
2.2 风电场的集中与分散接入
与基于异步机组风力发电同理，风电场总有功功率输出相同的前提下，基于双馈机组的风电场分散接入相比集中接入配电网系统电压有显著的提高。这里不再赘述。
3 结束语
综上所述，风电场的无功补偿、有功功率、机组功率因数及接入位置和方式可影响配电网的电压稳定性，在规划风电场发展方案时应从上述因素进行综合考虑。
参考文献
[1]王承煦，张 源.风力发电[M].中国电力出版社，2003.
[2]裴 玮，盛 鹃，孔 力.分布式电源对配网供电电压质量的影响和改善[J].中国电机工程学报，2008，28（13）：152～157.
收稿日期：2018-8-17
关键词：风电场；配电网；电压稳定；无功补偿；集中与分散接入
中图分类号：TM712 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）27-0123-01
前 言
风电场一般地处偏远地区额，且风电场输出功率受地区气候、风力等自然环境的影响很大，输电线路的电压波动很大，电压控制难度高，并入配电网对系统电压的稳定性问题突出，严重制约着风电接入配电网的发展。为了探究风电场接入配电网后在不同运行条件下对电压稳定性的影响，以图1所示的配电网系统节点图为例进行分析。
1 基于异步机组风力发电的分析
1.1 无功补偿的影响
由于异步发电机在有功出力的同时，需从系统吸收无功，因此风电场的无功补偿对系统的电压影响很大。在补偿前，风电场的异步发电机在输出有功的同时需要吸收大量的无功，从而增加系统的损耗，风电场的母线电压和系统电压随着有功输出的增加不断下降，严重影响了配电网的电能质量。补偿后，风电场有功输出越大，风电场母线电压和系统电压持续升高，在一定范围内可有效减小线路损耗。但超过一定值后，风电场母线电压越来越高，将引发功率倒送，电压闪变及波动过大等问题。
1.2 有功功率的影响
在配电网馈线节点5接入风电场。如图2所示，配电线路接入风电后各节点电压在一定范围内随着风电场的有功功率的增加而增大，且越是靠近风电场接入点的节点电压增加越明显，如节点6。当风电场有功输出较小时，可由风电场向就近的配电馈线供电，减小外网的输送功率，有效降低线路的损耗，从而提升了风电接入点上线路的各节点电压。但若风电有功功率输送大于该线路各节点的總负荷功率时，将通过该线路输送功率给其他的馈线，线路损耗又会随着输送功率的不断增加而增大，风电场接入对该线路的节点电压提高作用会不断减弱。所以，当出现以上情况时，应适当降低系统电压以调节风电场接入线路后节点电压抬高的情况。
风电场的集中与分散接入：
如图3所示，在风电场总有功功率输出相同的前提下，在风电场的不同节点分别以集中和分散的方式接入配电网。可见，风电场分散（同时从节点5、17）接入时，相比集中接入（集中在节点5或集中在节点17）时系统母线电压（节点1）有很显著的提高。当系统母线电压提高时，配电网其他线路的节点电压也会相应的提高。故在风电场总有功功率输出相同的前提下，应分散式接入配电网，可有效提高配电网的总体电压水平。
2 基于双馈机组的风电场分析
2.1 功率因素的影响
如图4所示可得：①在风电场有功输出相同的前提下，风电机组在不同功率因素下对配电网各节点的影响有很大不同；②但风电机组运行在滞后功率因数时，在向配电网输送有功功率的同时也输送了一定的无功功率，有效的改善了配电网馈线的电压。反之，当风电机组运行在超前功率因素下，会吸收系统的无功功率，从而导致配电网系统电压下降。且所消耗的无功功率与功率因素成反比，功率因数越小，吸收系统的无功功率越大，电压下降幅度越大。
所以，当风电场采用双馈机组发电时，应运行在滞后功率因数方式下以充分发挥其无功调节的优势。
2.2 风电场的集中与分散接入
与基于异步机组风力发电同理，风电场总有功功率输出相同的前提下，基于双馈机组的风电场分散接入相比集中接入配电网系统电压有显著的提高。这里不再赘述。
3 结束语
综上所述，风电场的无功补偿、有功功率、机组功率因数及接入位置和方式可影响配电网的电压稳定性，在规划风电场发展方案时应从上述因素进行综合考虑。
参考文献
[1]王承煦，张 源.风力发电[M].中国电力出版社，2003.
[2]裴 玮，盛 鹃，孔 力.分布式电源对配网供电电压质量的影响和改善[J].中国电机工程学报，2008，28（13）：152～157.
收稿日期：2018-8-17