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。潮流计算是电流传输分析的主要环节，它可以反馈区域电力的稳定情况，具有基础性、阶段性、评估性等特征。文章结合风电调节的相关理论，着重对电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法进行探究，以达到充分把握电力供应条件，提升电力供应效率的目的。
关键词：电力系统潮流计算；风电场节点；处理策略
引言
风电场建设包括风资源测量评估、风场选址、发电机选型、风场内部微观选址、风电场升压站建设、接入电网线路建设等一系列问题。其中，风电场选址与接入系统设计都是规划阶段的重要问题，其重要性不言而喻。对含风电场电力系统进行潮流计算，是规划阶段的基础工作，是风电场升压站、接入系统线路方案确定的考虑因素之一。另外，在风电系统动态仿真中，状态变量的初值也由潮流计算获得。因此，对含风电场电力系统进行潮流计算是非常有意义的。
1风力发电机组类型
目前，我国风电场所用发电机主要有两种，异步发电机和双馈异步发电机。其中异步发电机占绝大多数。从1986年我国第一座风力发电场山东荣城风电场建设以来，大多都是选用异步发电机。其主要特点是结构简单，运行可靠，国内一些厂家有较强生产能力，因而具有价格优势。该种发电机为定速恒频机组，运行中转速基本不变，风力发电机组运行在风能转换最佳状态下的机率比较小，因而，发电能力比新型机组低。同时，运行中需要从电力系统中吸收无功功率。为满足电网对风电场功率因素的要求，采用在机端并联补偿电容器的方法。其补偿策略是异步发电机配有若干组固定容量电容器，例如某600kW机组，配有12.5、25、50、87.5kvar4组电容器，根据有功功率运行点，分组投切。近两年来，相当多的新建风电场选用双馈异步发电机，我国将会出现200MW装机容量全部选用双馈发电机的大型风电场。该种机型为变速恒频发电系统，由于风力机变速运行，其运行速度能在一个较宽的范围内调节，使风机风能利用系数Cp得到优化，获得高的系统效率；可以实现发电机较平滑的电功率输出；与电网连接简单，发电机本身不需要另外附加的无功补偿设备，可实现功率因素一定范围内的调节，例如从0.95领先到0.95滞后范围内，因而具有调节无功功率出力的能力。目前，影响选用双馈发电机的主要因素是价格昂贵以及供货能力不足。
2概率潮流计算
概率潮流计算是分析像风机这样不确定因数加入电网之后对电网的影响，然而，风电场的输出功率和风电场所在地的风速有很大关系，风速太小可能不能使风机叶片旋转，所以风电场建设的地点也要根据该地方的风速规律来选择，要选择风速呈现一定规律的地点作为风电场的地址，风电场所在地的风速变化规律的可预测性也很重要，在此又一次强调，概率分布对研究风速的重要性，它是目前最能体现风力资源的可统计性特征的重要指标。经过大量研究与分析，很多地方的风速大多服从几个分布，比如瑞利分布、对数正态分布还有威布尔分布，其中最常见也是用的最多的是威布尔分布。风电场中风力发电机的输出功率和该地的风速有着密切的关系，经过大量实验与聚聚采集整理分析，风速和风力发电机的输出功率之间存在函数关系，因此，可以求出风机输出功率的概率分布。
3当前电力系统潮流计算中风电场节点探索的不足
结合当前电力供应中潮流计算的具体情况而言，经常出现电力供应节点与平衡点失衡的问题，导致电力系统进行电流供应时，多种电力要素无法平衡，电力供应稳定度较低，电力损耗值＞功率应用值。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆如当初始电场电流供应值为M，而传输中的供应值为Ｎ（N＜M），则电场的电流节点均衡值自然也处于悬空状态。或者均衡节点值为Ｋ，而初期供电值为L（L＜K），传输中的电力传输值，自然也无法达到稳定、可靠性的传输。不同形式的电流供应方法，电流匹配与传输的强度不同，导致电力系统潮流计算中风电场节点稳定性不同。如采用传统的异步步电动机进行供电，初始供电的节点值能够达到均衡值，但后续供电情况却无法实现持续性均衡供应。而新式异步电动机就可以满足局部供电和整体供电都达到平衡值的状态，实现电流周期性、稳定性供应。但由于新型技术当前应用范围有限，无法解决大范围的电力调控问题。
4风电场计算方法简述
首先就要获取风速的PDF，经过大量统计计算分析，可知风速是服从威布尔分布的，然后根据风速与风电机组发出功率的函数关系求解风电机组发出功率的PDF，利用风机的功率曲线的二次近似模型以及卷积或者傅里叶变换等数学技术求解风机注入电网后的电网中各线路功率的概率密度函数以及电力系统中各节点的概率密度函数。基于这种数学模型，考虑发电机注入功率以及母线负荷消耗功率具有随机性，以概率潮流的方式分析风电场注入电力系统对电力系统的影响。正确运用风机功率曲线的特点求解风机投入电网后电力网络中线路功率和节点电压的PDF。母线负荷的PDF服从正态分布，一组发电机的发出功率的PDF服从0-1分布，风电机组的分布下文将会详细求解，然后用Matlab编程实现仿真，进而仿真得出相关线路功率的PDF和节点电压的PDF，即可以得到其仿真结果。
5电力系统潮流计算中风电场节点的优化处理方法
（1）调节风电场的功率曲线。风电系统的潮流计算主要是利用电流、电压、电阻、电容四方面，对额定时间段内电流供应情况进行分析，以确保电力系统供应过程中，始终处于稳定的电压调控状态，即调节风电场的功率曲线变化稳定程度。潮流计算时，有用功和无用功之间始终保持着对应的状态。想要避免初始节点低于平衡节点的问题，就要增加潮流计算中的有用功节点，缩小无用功节点部分。（2）电磁转动频率局域调节法。电力系统潮流计算中风电场节点频率变化是一个周期调节的过程。为确保电路中电力供应损耗值最低，进行电力供应状况调节时，也可以依据电力系统做功稳定情况进行相应的判定。一般而言，若电力系统电流供应状况足够稳定，电力传输过程中除了母线路与子线路之间电力供应前的分割损耗，不会产生多余的电力资源损耗。因此实施线路传输情况分析时，可以“固定”核算电力传输结构损耗值，适当地增加电力传输系统的功率大小，提升有用功率。如某区域的电力系统潮流计算中，风电场节点功率为5000Ｗ，经计算电力传输中损耗功率为290Ｗ。为增加本次电力传输中电流的供应强度，本次的电力传输核算值采用了阶段性传输运算的方法，在基础电路功率的基础上，增加1～2倍的电力传输强度，这种以额定电流功率增加法，进行传输电力功率调节的过程，也具有综合调控电力系统潮流计算中风电场节点功率的效果。
结语
综上所述，风力发电作为一种新型的电力能源，机组技术不断进步，经济性逐渐提高，发电成本也持续下降。风电场会更多的接入电力系统的输电网，不可否认的是对电力系统稳定性的影响也越来越大。如何消除大规模风电接入后对电网所带来的影响，其最基本是稳定性的影响，如何减小其电力系统的稳定性，是目前所有电力学者待以解决的课题。
参考文献：
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论文作者:苏鹏
论文发表刊物:《电力设备》2019年第16期
论文发表时间:2019/12/9
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