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摘要:主动配电网是采用主动管理分布式电源、储能设备和客户双向负荷的模式,具有灵活拓扑结构的公用配电网。配电网规划结果直接影响配电网投资、收益及未来年配电网运行的安全性、经济性、稳定性。而以风力发电和光伏发电为代表的新能源的接入,必须会给主动配电网带来一定的影响。下面对新能源的接入现状进行了总结,并对新能源项目接入对主动配电网的影响进行了总结和分析。
关键词:新能源,主动配电网,
1新能源接入的现状分析
新能源发电技术以光伏、风能发电为代表,具有低碳环保、清洁可再生等优点,为电力企业开展节能减排提供了基础支撑。一方面,新能源发电可减少污染物排放,提高配电网运行效益;另一方面,某些特殊情况会给配电网线路运行带来损耗,或出现节点过电压的安全问题,不利于新能源电源的利用。因此,探求合理的节能措施和调度方法,以求降低不良影响意义重大。目前,主要采取分布式电源并网运行的方式接入配网,其优点包括:提升供电可靠性和供电质量,节能效果优异,污染小。但其对电网系统带来的影响也很大。例如,对配电网规划、电能质量、继电保护造成影响。由于我国目前配电网供电网络多以放射性、单电源为主,其潮流流向为电源→负荷,使配电网结构发生较大变化。例如,改变了原有的短路电流和潮流分布,配电网保护设施选择性动作可靠性降低。
2新能源发电项目接入对主动配电网的影响
在我国风力和太阳能资源富集的地区,主动配电网都是相对薄弱的,因此利用风资源和太阳资源进行发电,接入电网后就会为主动配电网的调度、质量以及安全稳定性等方面带来严重的影响。
2.1新能源发电项目接入对配电网调度的影响
新能源发电项目接入对配电网的调度有着直接的影响,其主要表现在2个方面:①由于在我国风力和太阳能资源富集的地区,人流量就会相对的较少,从而导致配电网的结构薄弱以及配电网的负荷量较低,当在风力发电的过程中,输入风电功率不仅会对配电网的潮流分布进行改变,而且还会为局部配电网节点的电压带来严重的影响。②由于风能是人力无法控制的,发电人员就无法对其是否处于发电的状态进行正确的判断,同时风速的不稳定性和间歇性对发电量也有着较大的影响,在并网后就会导致其具备反调节的特性,从而就必须需要配电网预留出更多的电源,并增加风力发电调度的难度。
2.2新能源发电项目接入对电能质量的影响
在风力发电的过程中由于风电机组输出功率的波动性,使得风电机组在运行的过程中受到尾流效应以及塔影效应的影响,使得电压出现偏差、波动、周期性脉动等现象,而电压的波动以及闪变对电能质量的影响是最大的。同时,在风力发电的过程中,由于风力发电机的异步电动机没有独立的励磁装置,在并网之后,就会产生5-6倍的电流,从而导致配电网电压发生大幅度的下降。另外,在变速风电机组中,如果大量的使用电力电子的变频身背,就会导致谐波和间谐波的产生,从而导致配电网电压发生畸变。
2.3新能源发电项目接入对配电网安全稳定性的影响
电力企业在对主动配电网进行最初的设置和规划时,如果没有对风电机组接入配电网的末端进行考虑,风电机组在接入配电网的末端时,就会使得配电网的功率发生改变,由原来的单向流动转变为多潮流的流向和分布,从而使得风电场周围的电压超出配电网的安全范围,导致配电网的电压出现崩溃。同时在风力发电的过程中如果对配电网的电量进行大规模的注入,不仅会对配电网暂态的稳定性带来影响,而且还会为配电网频率的稳定性带来严重的影响。其中在风力发电的过程中如果短路的电流超过了周围变电站开关、母线等设备的遮断容量,就会为配电网的安全性带来严重的影响,无法确保配电网的正常运行。
3新能源发电项目接入的有效控制措施
下面以风电发电新能源为例,对新能源发电项目接入的有效控制措施进行分析。
3.1优化风电场的规划
在风力发电的过程中,要想对供电的质量进行提高,并减少风力发电对主动配电网的影响,就必须要对风力发电场进行科学合理的规划,风力发电场规模的大小不仅对风电的穿透功率有着直接的影响,而且还影响着发电场的流量,因此必须要加强风电场的规划。其中配电网的穿透功率主要是指在配电网正常的运行状态中,配电网对风电机容量所能承受的最大值。而短路容量比则是指电力企业电力系统与风电场所连接短路容量的比值,短路容量的比值越小,抗电能力就越强。同时,在风电场规划和设计的过程中还必须要根据实际的情况,对风电场进行优化,从而减少对配电网的影响,提高电力系统的供电质量。
3.2加强风电场的动态特性
在风力发电的过程中,对风电场自身的动态特性进行不断的提高,也可以减少风电场对配电网的影响。一般情况下,其经常使用的方法有:采用先进的风电机型、使用低电压穿越能力强的设备以及可调节的功率线路,对风电场的动态特性进行增加,并对配电网系统的动态进行有效的改善和优化,以及提高风电场的功率和优化风电场的运行条件。同时,还必须要对配电网保留一定的备用误差,对配电网功率的因数进行提高,当风力发电过程中出现故障,就可以对一定数量的风量机组进行切除,从而使得电压得到快速的恢复,并确保配电网的正常运行。
3.3加强电压稳定性的控制
在风力发电的过程中,加强电压稳定性的控制不仅可以对配电网电压进行很好的控制,而且还可以对电压的节点进行稳定,降低电压的波动性。因此,可以利用分组投切电容器的方法对配电网系统进行无功补偿,并在风电场的出口安装静止武功补偿器,对风电场的节点电压进行稳定,从而降低风力发电对配电网电压的影响,确保配电网系统的稳定性。
3.4建立风力发电预报系统,提高风电场穿透功率
风电场应向配电网调度部门提供未来15分钟-4小时、次日24小时的风电场输出功率预测值(时间分辨率为15分钟),并纳入系统运行调度管理,预测误差应不大于25%,可缓解配电网调度人员的运行控制难度。
3.5加强风电场建设的审批流程
面对快速发展的风电场,应严格风电场建设的审批环节,目前在北方地区建设了不少风场,但由于大部分地区白天风小,晚上风大,而晚上配电网所带负荷较小,本已负重运行,这时再加上风电,对配电网的“削峰填谷”可谓“雪上加霜”,因此应在避免限电地区或晚间负重运行的配电网投入大量的风电,减少弃风给风电企业造成的巨大损失。
4总结
伴随着社会科技的逐步发展,人们对新能源接入对主动配电网的研究逐步深入。未来的配电网一定要做到接纳新能源,实现多元化电源的接入过程。同时,引入到智能配电网的发展中,促进电网建设的快速发展。
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