分析分散式风电接入对地区电网运行的影响

分析分散式风电接入对地区电网运行的影响

赵磊

（广州发展新能源股份有限公司510623）

摘要：分散式风电接入系统运行，给地区电网电压、谐波和负荷预测等方面带来了新的挑战。针对目前分散式风电的接入和发展趋势，开展了对地区电网运行影响的研究，通过对国内其他地区分散式风电接入情况分析，结合本地区电网接入分散式风电后的实际情况，说明了分散式风电接入对地区电网带来的影响并提出了分散式风电接入后所需要采取的应对措施和建议。

关键词：分散式风电；电压；谐波

至2017年风电总装机规模约1.88亿千瓦，占全部发电装机容量的9.21%；风电年发电量3057亿千瓦时，占全部发电量的4.71%；近期，国家能源局发布《关于2018年度风电建设管理有关要求的通知》和《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》，释放出强烈而明确的鼓励分散式风电发展的信号。目前，河北、河南、山西三省已规划2018-2020年分散式建设规模超过7GW，预计2020年前累计装机20GW，长期来看分散式风电装机容量将更多。大规模分散式风电接入电网运行将成为电网安全运行又一重要关注的问题之一，面对大规模分散式风电并网运行带来的严峻挑战，需深入研究电网大规模分散式风电接入带来的影响，开展研究应对措施和提出相关建议，这对于分散式风电业务发展和电网安全经济运行意义重大。

1分散式风电的定义及优势

目前集中式的风电产业已经成型并接近饱和，而且风电产业经常出现脱网、并网难、弃风等问题，在发展上遇到了瓶颈。作为对新的风电方式的摸索，解决目前风电产业存在的问题，中国相关的部门经过分析和研究，创建了分散式风电场，提出了分散式风电接入项目的概念。

1.1分散式风电场概念

分散式风电场是由同一批风电机构成，通过不大于35kV的电压接入电网的统一整体，一般是由同一个开发商在固定的范围内统一维护和供电。一般开发商会将分散式风电场的位置设置在距离用户较近的区域，并构造多点接入的拓扑结构，形成统一监控的并网形式。

1.2分散式接入风电项目具备的条件

1.2.1以电网当下接入的变电站和线路为主要的使用资源，一般不再新建高压送电线路和110kV、66kV变电站，其他等级的相关设施采取最小扩建的原则，尽量不新建。

1.2.2接入当地电力系统110kV或66kV降压变压器及以下等级的配电器。

1.2.3对接入点的总量进行规划，同一接入点接入的风电装机容量的最大值会对电网运行造成安全隐患，在满足不影响电网工作的情况下可增加接入点。

1.2.4单个项目总装机容量不超过50MW，其他条件在《分散式风电项目开发建设暂行管理办法》中做出了详细的规定，可以作为分散式风电接入电网的技术的参考标准。

1.3分散式风电有独特的优势

在发电形式，一般采用风力和光能等其他形式综合发电，这样白天的光能和夜晚的风能能够形成互补，更充分地利用资源。由于规模一般不是很大，所以所需要的投入资金、占地面积较小，适合电网不易通往的山地、海岛等地形复杂的偏远地区；在发电环节，分散式发电方式对风速等要求较低。在输电环节，分散式发电方式输送距离较短，减少了线损，节约了成本。消纳环节，分散式风电一般靠近用电负荷中心，就地并网就地消纳，因此分散式发电及并网是我国风电的发展的一个方向。

2对地区电网运行的影响

2.1对地区电网安全自动装置、重合闸等的影响

分散式风电接入电网后对于电网中已经装设的安全自动装置动作行为将有一定的影响，需要综合考虑分散式风电布点情况，调整相关策略满足电网安全运行要求。电网发生故障后，如果分散式风电保护未及时动作，产生孤岛效应，会对自动重合闸产生一定的影响，因此，风电机组需要装设可靠的防孤岛保护装置，如同时装设一套主动式和一套被动式孤岛保护，同时为避免重合闸发生误重合给电网和风电机组带来的冲击，系统侧需要采用检无压型重合闸。

2.2对地区负荷预测的影响

由于分散式风电接入方式的灵活性，采用风况满足要求的就近接入原则，接入地区电网的配电网端，达到就地消纳的效果。但是基于风电自身特性，如在短期内，风能就在不断变化，风电发电出力可以等效为地区电网的负负荷。随着风电随机性和波动性的增强，地区负荷预测的准确性也随之降低。当分散式风电出力较大时，由于对于负荷预测影响较大，造成地区电源的发电计划安排不利。

2.3对地区电网规划的影响

分散式风电的接入会使地区电网的负荷预测、规划和运行与过去相比有更大的不确定性。大量的配电网用户端安装分散式风电为其提供电能，使得配电网规划人员更加难于准确预测负荷的增长情况，从而影响规划。

电网规划问题的动态属性同其维数密切相联，若在出现许多发电机节点，使得在所有可能的网络结构中寻找到最优的网络布置方案就更加困难。对于想在配电网安装分散式风电的发电公司，预想维持系统现有的安全和质量水平不变的配电网公司之间的冲突。为了维护系统的安全、稳定的运行，必须使分散式风电能够接受实时调度，要实现该目标，通过电力电子设备对其进行需要的控制和调节，将分散式风电单元集成到现有的配电系统中，这不但需要改进现有的配电自动化系统，还要由被动到主动（电压调整、保护政策、干扰和接口问题）地管理电网。

2.4对地区电网电压运行稳定性的影响

电压维持在规定电压范围内才能保证电能质量。配电系统的调压规则是以潮流从变电站流向用户为基础的，但在分散式电源接入电网之后，配电系统从放射状结构变为多电源结构，潮流的大小和方向有可能发生巨大改变，从而使电力系统中某些部分的电压也发生变化。同时分散式风电接入将对系统电压及损耗带来变化，因而需要合理配置接入点。接入点及接入容量大小将会决定分散式风电的运行策略，并影响系统的可靠性指标。因此首先需要进行地区电网潮流计算，分析其对系统电压以及损耗的影响，确定其接入点以及接入容量的大小。地区电网可以通过调整变压器分接头、投切集中补偿装置（包括并联电容器、同步调相机、静止补偿器）等方式改变系统的电压分布，提高系统终端变电所的母线电压，使得用户电压满足一定的标准。分散式风电的接入将会引起系统潮流分布的变化，由于风电自身随机性、波动性等特点将会造成系统的电压波动较大，给电压调整带来新的影响。

3接入后需采取的措施及建议

由于分散式风电接入给地区电网带来了很大的影响，若保证分散式风电的正常发电和地区电网的安全、稳定运行，需要采取一定的措施，具体表现在以下几个方面：

（1）针对分散式风电接入地区电网后对于系统电压波动较大的问题，提出采用分散式风电接入时需配置一定容量的动态无功补偿装置，并且采用恒电压模式调节，来避免风力发电对地区电压波动较大的问题。

（2）针对分散式风电接入地区电网对电能质量影响的问题，提出在分散式风电并网点应装设电能质量在线监测装置，可以在风机运行的不同工况下实时监测上网电力的电能质量。经过计算分析，容量较小的分散式风电接入系统，对于系统电能质量影响较小，随着装机容量的逐渐增加，谐波含量可能超过国标要求，需要装设消谐装置解决此类问题。

（3）针对分散式风电接入地区电网造成负荷预测、电网规划和运行的不确定性，提出进一步提高分散式风电风功率预测准确率，根据历史运行情况，逐步将分散式风电出力纳入发电计划安排。同时根据政府地区发展规划，着眼于长远规划，根据地区风资源特性，合理研究分散式风电接入配套工程建设，避免临时性分散式风电建设打乱了地区电网建设的整体规划。

结语

我国幅员辽阔，具有丰富的风资源，我国的“十三五”计划将风电尤其是分散式风电作为重点发展和建设项目，沿海地区风电接入电网越来越受到重视，由于分散式风电具有自身独特的优势，应用也将会得到大力发展。然而分散式风电接入电网还面临着多重困难，本文着重对造成的电压偏差、电能质量影响、负荷预测、规划问题进行分析，并对各种影响提出了解决的对策，对以后分散式风电的发展和接入电网具有一定的指导意义。

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