风电光伏发电接入电网的电压稳定及控制策略研究

阿拉坦沙

摘要：随着近几年来我国社会经济的不断发展，在人们生产生活过程中电能消耗量也在逐渐增加。虽然各行业的快速发展对于国家经济增长来说具有极大的推动作用，也能为人们创造出更好的生活条件。但是，资源的过度消耗不仅会对国家能源储备造成影响，而且也会造成生态环境平衡遭到破坏。而风电以及光伏电的出现则很好的解决了这些问题，由于风能和光能都是可再生新能源，将其应用在电力行业能够节约大量能源。

关键词：风电;光伏发电;电压稳定;控制

引言

电网系统在国家经济发展中起到了非常重要的作用，电网的稳定运行能够极大的促进国家平稳发展，而且也能有效提升社会生产生活质量。在电能生产方面国家每年都会投入大量的资源，以此来确保电网电压的稳定性。而随着现代绿色生产概念的提出，电力行业也在不断探索绿色生产方式，而风电以及光伏发电在很大程度上改善我国电力行业能耗结构，对我国电网电压稳定，运行要发挥出了非常重要的作用。

1 风电光伏发电接入电网电压运行现状

对于电网电压稳定来说，其主要指的是整个电网系统在受到外界因素干扰后人能够维持电压稳定，而电压的稳定运行在很大程度上取决于电力系统功率平衡。在电网系统传统运行模式下，主要可以通过灵敏度法、pv曲线法来测试电网运行稳定性，而随着现代新能源在电力行业的不断渗透，在传统电压稳定分析方法的基础上，电力行业的专家也针对风电以及光伏发电电网电压稳定运行进行了深入研究。而我国大型的风电场以及光伏电网通常情况下都在电网负荷中心边缘地带运行，采用远距离传输方式来实现电能传输。而对于风电以及光伏发电来说其自身就存在较强的不确定性，由此就会对整个电网系统的电压稳定运行造成严重影响。

目前，在针对风电场以及光伏电站电压稳定运行进行分析的时候通常情况下采取的都是确定性分析方法，通过合理利用结构分析法来针对风电场电网并网过程中电压稳定进行分析，而针对风电场接入电网系统造成的电压变化、负荷裕度等主要是通过pv曲线来进行分析，针对光伏电站接入电网系统电压运行稳定性则主要是通过分叉理论来进行分析[1]。而风电场以及光伏发电站本身就有非常强的随机性。鉴于此，在实际中对风电场以及光伏电站进行电压稳定性分析的时候对概率分析法进行了充分利用，由此来对风电场以及光伏电站的随机因素进行全面分析。

充分利用随机响应面法以及连续潮流法，建立起风电场电网接入系统的静态电压稳定概率评估模型，在此模型基础上就能够充分利用潮流计算来得出风电场负荷裕度概率实际的分布情况。下图1所示为风电场负荷裕度概率分布曲线。然后充分利用点估算法来针对风电场配电网把电压稳定运行概率进行评估。由于在同一个区域内利用新能源进行发电具有较强的关联性，如果在实际进行电压稳定概率评估模型建立的过程中将相关性进行忽略处理，就会导致概率模型与实际情况出现不相符的现象，最终的评估结果也会出现一定的误差。尽于此，必须要充分利用正交变换技术来对不同风电场之间的相关性进行正确处理，然后再利用非线性规划模型以及随机响应面法来对风电场实际的负荷裕度概率分布进行精计算。

2 风电光伏发电接入电网的电压控制策略分析

2.1 调节设备的控制

要想不断提升风电、光伏发电电网接入电压稳定运行水平，就必须要对设备调节控制给予高度重视。在电网系统调节控制过程中无功电压调节设备发挥出了非常重要的作用，是保证整个电网实现安全、稳定运行的关键所在。而整个无功电压调节设备所有组成元件都与整个电网系统的稳定运行存在非常紧密的联系。

实际针对整个风电电网进行控制的过程双馈风力发电机的应用能够发挥出巨大作用，在相关调节设备的指令作用下双馈风力发电机能够为整个电网系统提供足够的无功功率，这样不仅能够满足电网系统运行过程中对电压的实际需求，而且还能进一步提升整個电网系统的运行效率，对电网系统实现电压稳定控制起到了极大促进作用。而针对光伏发电进行电网系统控制过程中必须要提到并网逆变器。整个光伏电站的无功出力效率、出力质量等都与并网逆变器存在较大关联，下图2所示为风电场以及光伏电站出力累计概率分布曲线。在整个光伏发电电网中，一旦并网逆变器出现运行问题，不仅会对整个光伏电网系统安全运行造成严重影响，甚至会导致整个电网系统电压控制效率下降。鉴于此必须要对并网逆变器进行全面了解[2]。

2.2 电压分层模型控制

在实际针对风电以及光伏发电接入电网进行控制的过程中分层模型控制也是一种非常重要的控制措施。相关研究人员在实际针对电压调节设备特性进行分层模型研究的同时，充分结合风电场光伏发电站相关预测数据来制定出合理的分层控制措施。通常情况下，针对整个电网系统建立电压分层模型，建立时主要从以下两个方面来进行考虑。

首先，针对整个电网系统内电容器组以及变压器等设备进行详细分析，这主要是因为电容器组以及变压器在整个电网系统的运行过程中发挥的作用非常重要，而相关工作人员很难实现对上述两种设备的连续调节。因此在实际中对风电场以及光伏发电站整体电网系统电压控制措施制定的过程中，必须要对上述两种设备的基础条件量进行充分参考，然后根据实际功率数据来实现对整个电网系统电压偏差的控制，这样才能充分保证整个电网系统的运行水平。

其次，必须要针对风电场、光伏电站以及动态调节设备进行深入分析。这主要是因为在整个电网系统日常的运行过程中，上述几种设备多数都是实现电网系统微调，基本能够实现对电网系统无功电压的有效控制。而在电压传输过程中，风电场、光伏电站以及动态调节设备之间如果能够实现平稳运行，就会有效提升整个电网系统的电压运行稳定性。

3 结束语

综上所述，要想实现风电以及光伏发电在整个电力行业中作用的充分发挥，进一步提升整个电网系统运行的稳定性，不仅用全面了解风电、光伏发电以及电网系统相互之间的关系，还必须要针对风电、光伏发电以及整个电网系统制定出合理的控制措施，这样才能进一步提升电网系统电压运行稳定性。

参考文献：

[1]鲍薇. 多电压源型微源组网的微电网运行控制与能量管理策略研究[D].中国电力科学研究院，2014.、

[2]侯佑华，刘侠，景志滨，李洪波，黄哲，郭琦，张强，张红光，单广忠，傅瑞斌，蒿峰，王新建. 以提高电网安全运行水平为目标的“全要素”调度生产管理[A]. .2017年中国电力企业管理创新实践——2017年度中国电力企业管理创新实践优秀论文大赛论文集（下册）[C].：，2018：9.