风力发电接入系统对电网潮流与线损影响分析

董 荞

（国网北京市电力公司，北京 102200）

0 引 言

在环保节能减排实现能源系统可持续发展的要求下，可再生能源发电技术不断发展应用于实际的电力系统发电作业，其中风能凭借着其清洁、成本低、资源丰富、灵活、获取便利等优势，加之风力发电技术目前相对成熟，使风能成为了当前电力系统中接入最为广泛的可再生清洁能源[1]。风力发电作为分布式电源，将其及所属设备接入电力系统促进了传统电力系统的能源结构转型。风力发电虽然便宜易得，对环境友好，但是风力发电受季节、气候等因素的影响较大，具有波动性和间歇性，存在较大的不确定性，容易对电网运行的稳定性和电网的风电承载力造成干扰，影响电网服务质量。

电力系统中的各种电气设备在运行时无法将电能完全转换，会出现电能损耗的现象。在电力传输过程中，由于线路电阻或电网配电运行方式不合理，会产生一部分的线损。风力发电接入电力系统后，电网潮流分布由单一流动的模式转为双向流动模式。不断增加风力发电的装机比例，而电网对风电的承载容量和风力发电机组承载力有限，对电网的潮流分布和线损都产生了影响，进而冲击了电网服务质量和安全稳定运行。文献[2]利用知识经验和深度强化学习对大电网的潮流变化进行了计算，但是风力发电的不确定性，导致无法准确地获取先验知识。为更好地对接入风力发电的电网运行、规划进行有效的管控，本文分析风力发电接入系统对电网潮流与线损的影响。

1 风力发电接入系统对电网潮流与线损影响分析

1.1 风电接入对电网潮流影响分析

电网的潮流由电网参数和结构确定，电网接入风电电源后，电网中的潮流流动发生变化。若电网中共有D个节点，分布式供电电源共d个，将电网负荷作为阻抗，则由电路稳态和功率分布分析，可以得到电网中电源q的输出功率。将电网中各节点功率分解，可以确定功率归属[3]：

1.2 风电接入对电网线损影响分析

当风电接入电网后，电网中的线损可以按照下式计算[4]：

式中，ΔLS1和ΔLS2分别为母线到风电机组的往返线路损耗；U为风电机组的发电电压；R为机组电阻；γ为风电接入占据线路比例；Wl为线路功率；Wfd为机组功率；Ql和Qfd分别为线路和机组变压器铜损。风电接入电网后，产生谐波影响电压。由于改变了电网潮流，吸收无功功率，降低电网损耗。当风电出力为2倍负荷时，线损不变；大于2倍负荷，增加线损；反之，减少线损。

2 实例验证

为对上文提出的风力发电接入系统对电网潮流与线损影响分析方法的实际应用可行情况进行研究，选取实际的风力发电接入电网作为应用对象，验证所提出的分析方法是否有助于电网运行管理工作。

2.1 实例验证方案设计

本次实例验证所选取的风力接入电网以辐射型方式连接各输电线路，电网中共有25个节点，其中传统电源节点和风力发电节点各一个。风电发电的装机容量为50 MW，电网中使用的输电线路的线路阻抗、电网各节点负荷以及节点变压器、风力发电机组的发电能力情况等参数已知。

选用将本文提出的分析方法与基于知识经验和深度强化学习的方法进行分析准确度对比的方式，直观得到相应的对比数据，通过分析总结最终的验证结论。验证中，利用智能电网的识别技术，计算电网的理论线损并利用仿真软件模拟电网潮流分布。将两种方法对电网潮流分布以及线损的分析结果与理论值进行比较，完成实例验证研究。

2.2 实例验证数据分析与讨论

表1中的数据为两种分析方法对风力接入电网的潮流分布和线损情况与理论值的对比结果。

表1 实例验证数据

分析表1中的数据可知，电网理论线损电量与本文方法的分析结果更接近。统计来讲，本文方法的平均线损率为3.11%，对比方法的平均线损率为4.75%，理论平均线损率为2.97%。本文方法分析的平均线损率与理论值相差更小，更能反映线损的情况。此外，对于电网内潮流变化的分析，本文方法分析结果与理论值之间的差距整体上小于对比方法，表明使用本文方法分析风电接入对电网线损与潮流影响是可行的，并且方法的分析结果较为精确。

总结以上的实例验证数据分析内容可知，本文针对风力发电接入电力系统情况所提出的电网潮流与线损影响分析方法能够精确计算电网中因风力发电接入而造成的线损和潮流变化，准确分析电网接入风电后受到的具体影响情况，为今后的电网运行管理中处理风电的功率双向流动提供技术支持。

3 结 论

风能是一种在我国缺少煤炭等常规能源的地区以及部分内陆地区可以广泛获得的可再生清洁能源。凭借其价格低廉、获取方式简单、不会向空气中排放污染物造成影响等优点，在我国的发电系统中不断推广应用。但是，风力发电接入电力系统后，改变了电力系统的能源结构组成，而风发电自身的不确定性和不稳定性，造成接入电力系统的分布式能源稳定性较差，同时也会影响电网潮流流动模式和配电线损变化。为便于对电网进行更加准确的调控，本文研究了风力发电接入系统对电网潮流与线损影响分析方法。通过在实际运行的电网中对该分析方法的应用，验证了所提出方法的准确性，为今后的电网管理工作提供了理论依据。