摘要：近年来，我国对电能的需求不断增加，电力系统有了很大进展。为了明确电力系统运行过程中受风力发电机的影响大小，以33节点电网系统为例，设置4种风速状态，测量系统电压和损耗率数值。测量结果表明，高风速状态下，电力系统输出功率和电压偏高，且随着基本负荷升高而降低，而损耗率测量变化特性与之相反，此状态下的损耗率较低，受基本负荷的影响与之相同。
关键词：风力发电；电力系统；基本负荷
引言
鉴于风力发电的波动性、不稳定性和不确定性，改进风电短期预测对电力系统的可靠性具有重要意义。风力发电系统以风力发电机组为基础，配备各种加工设备，组成复杂，影响因素多，因此对风力发电系统可靠性的评估，已成为一项重要的任务。
1风力发电
此项技术的应用目的为将风能转化成电能，风力发电不涉及对能源的消耗，且不需要投入过多的成本，可创造出较高的环境效益，随着社会的不断发展以及国家对环境保护的重视程度越来越高，风力发电逐渐成为了重要的现代化发电方式之一。现如今应用较为广泛的风力发电技术包括并网型以及离网型两种，风力发电自身受自然风影响较为显著，难以实现等功率发电，所以并网型风力发电成为了现在最为主要的风力发电技术。并网型风力发电站中存在由数量较多的大容量风力发电及机组构成的风场，依靠风力促使桨叶转动以产生动力，随后再经由转化动力势能的方式，产生电能。风力发电存在的优势较多，但通常情况下用于风力发电的发电机高度较高，所以相应维护工作的难度也较大。以墨西哥尤卡坦半岛普罗格雷索风电场为例，该电场于2018年通过低穿测试，风场中共有2.5MW的双馈风机机组28台，利用均为禾望2.5MW双馈水冷变流器，并网至今，机组变流器始终处在稳定运行的状态下，机组故障的出现率为0%。
2风速类型设计
为深入探究电力系统受风电机组的影响，本次实验研究设定4种风速类型，通过改变风速类型，判断风电机组在电力系统作用力中的变化大小，从而判断电力系统作业所受影响。类型1：将机组风速设置为切入风速，该风速模式中的风电机组未进入作业状态，测得机组作用力为零。类型2：将风机风速设置为低风速，该风速模式中的风电机组处于特定值情况下的作业状态，此时参数Qf=0，测得系统中的负荷量为基本负荷。类型3：将风机风速设置为高风速，该风速模式中的风电机组同样处于特定值情况下的作业状态，此时参数Qf=0，测得系统中的负荷量为基本负荷。类型4：该风速类型与类型3相似，但是系统负荷量偏低，仅占据基本负荷的30%。其中，类型1中的风机未投入运行，其他3种类型风机风速处于额定风速与切入风速数值之间。
3分布式发电的影响及问题
分布式发电也面临许多问题，如技术性能的研究、经济效益的成本、商业模式的调查以及国家当前政策等多方面问题。因此，需针对这些问题进行研究分析，并采取有效的对策。大量的分布式电源并网后带来了便捷，但也会产生一些影响到电网安全的不稳定因素。除分布式电源与电网之间的兼容性外，其他方面的侧重点大致分为如下3点。（1）分布式发电对电网造成的不稳定影响，针对其问题寻找出针对性的解决方法，分析出分布式电源在并网后带来的收益及有利影响。（2）不同的电力系统分析方式不同，具体可分为潮流分析、故障分析及稳定性分析。（3）根据电源组合类型划分出每种类型的研究方向，分析多种分布式电源组合后会产生的隐患。
4分布式发电的影响及问题
分布式发电也面临许多问题，如技术性能的研究、经济效益的成本、商业模式的调查以及国家当前政策等多方面问题。因此，需针对这些问题进行研究分析，并采取有效的对策。大量的分布式电源并网后带来了便捷，但也会产生一些影响到电网安全的不稳定因素。除分布式电源与电网之间的兼容性外，其他方面的侧重点大致分为如下3点。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆（1）分布式发电对电网造成的不稳定影响，针对其问题寻找出针对性的解决方法，分析出分布式电源在并网后带来的收益及有利影响。（2）不同的电力系统分析方式不同，具体可分为潮流分析、故障分析及稳定性分析。（3）根据电源组合类型划分出每种类型的研究方向，分析多种分布式电源组合后会产生的隐患。
5不同类型风速下的电力系统影响研究
5.1电力系统电压
分别测试以上4种类型风速模式下的系统电压、输出功率P，无功功率Q，通过观察测试结果，分析风速对电力系统运行的影响。4种风速模式下的电力系统作业过程中的无功功率均为0，随着风速的增加，输出功率和电压数值逐渐增加。因此，风机作业风速的大小，对电力系统输出功率和电压具有一定影响，且存在正相关关系。另外，类型3和类型4两种情况，基本负荷量不同时，输出功率相同，但是电压值存在差异，随着基本负荷的减少，电压值有所提升。所以，在风机风速不变情况下，改变基本负荷，对电力系统工作电压也有一定影响，且存在负相关关系。
5.2系统损耗
本文以系统损耗作为整个电力系统受风机影响的分析指标，通过观察系统总功率、系统损耗、风机机组出力数值变化情况，计算系统损耗大小，得出相应结论。随着风速的提升，系统损耗逐渐减小，虽然类型3和类型4风速一致，均为高速，风机机组出力大小均为3.2876MW，但是类型4的基本负荷偏低，造成的损耗量有所降低，损耗率变化规律与之相反，提高了大约一倍。4种风速类型中，损耗率最低的是类型3，损耗率为3.23%，对电力系统运行造成的影响最小，可以作为系统操控参考依据。
6分布式发电未来发展分析
每个分布式发电系统中的电站都是独立的，且相互不产生干扰，通过有效发挥分布式发电实效性的方式，可大幅度降低停电问题出现的几率，促使居民用电的稳定性和安全性有效提升。同时，城市化建设脚步的不断加快，导致各类能源消耗问题逐渐突显出来，只有加大新能源的研究力度才可以确保各环节建设工作的有效开展。分布式发电的出现和发展使得传统集中式供电模式发生了改变，通过对水能和风能等能源的有效应用，实现了大幅度降低自然资源开采和消耗量的目的，缓解了我国资源紧缺的现状，促使能源的利用率得到了大幅度提升。分布式发电促使电力传输过程中的损耗降低，电力的利用率大幅度提升，同时，无需再通过建设配电站的方式实现供电，不仅节约了建设以及人力等的投入成本，对确保供电安全，减少电力传输对自然环境造成的不良影响也具有积极意义。
结语
综上所述，本文围绕风力发电系统运行状态受风力发电机的影响展开研究，通过分析变速风力发电机结构，探究电机稳态特性及系统各项参数计算方法。以33节点电网系统为例，选取系统电压和损耗率作为研究指标，分析风电机组接入系统后对系统运行情况造成的影响。测量结果表明，高风速状态下，电力系统输出功率和电压偏高，损耗率较低，且容易受基本负荷的影响。
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作者简介：唐彬（1989-），男，汉族，广西百色人，本科，助理工程师，主要从事风力发电方面的工作。
论文作者:唐彬
论文发表刊物:《电力设备》2020年第1期
论文发表时间:2020/4/22
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