风电/光伏发电接入电网的电压稳定及控制

风电/光伏发电接入电网的电压稳定及控制

方超

华电（浙江）新能源有限公司, 浙江 衢州 324000 

摘要：在我国大范围推进经济建设工作的影响下，我国电力事业在逐渐的发展壮大，与此同时各个行业的发展对于电力能源的需求也在逐渐的增加，这样就对电网系统的综合性能提出了更高的要求。就实际情况来说，每年国家都会在电能生产方面投入大量的人力物力，为了从根本上确保电网电压的稳定性，国家相关部门对于相关专业技术以及控制工作进行了积极的创新和完善，从而有效的促进了电网运行稳定性的不断提升。要想切实地规避发生不可再生资源浪费的情况，对于电网电压运行的稳定性加以保障，还组建了专业的科研团队，为国家电网系统的不断创新和完善提供了良好的基础。

关键词：风电/光伏发电；接入电网；电压控制

引言：就当下实际情况来说，风电/光伏发电系统是最具代表性的发电模式，在系统运行的过程中经常会遇到一些突发情况，在与电网进行连接的时候也会出现电网电压失稳的情况。鉴于此，这篇文章主要围绕风电/光伏发电接入电网的电压稳定及控制展开全面深入的研究分析，并且对其中所存在的问题进行总结，制定出针对性的解决方案，希望能够为我国电力事业的未来发展有所帮助。

1 中国风电/光伏混合发电项目接入国际电网的光伏电压稳定利用现状趋势分析

能源电力系统的稳定电压电流稳定性分析其实质就是指电网运行的过程中在出现电压故障的时候，电网内电压出现了失稳的情况的时候，能够及时有效的对系统稳定和电压稳定加以把控的能力。就现如今实际情况来说，以往的民用电力系统对于电压稳定性的分析所采用的方法主要涉及电压灵敏度分析方法以及v/pv电压曲线分析法。在我国电力事业快速发展的过程中，太阳能技术得到了快速的发展，风电/光伏混合发电逐步的成为人们发展新能源的入手点。在对当代传统光伏电网网络电压运行情况进行分析的基础上，国内外研究人员也增强了对太阳风电和光伏风力发电机组并网的网络电压波动稳定性问题的研究力度。华北大规模水电风电长和光伏混合发电厂在实践中都是运用的分散式的充电管理模式，集中在西北和华北地区，并且运用的是弱点电源连接和强启动系统的新的远传充电模式，这样就对大型风力发电和光伏混合发电系统的发展造成了诸多的阻碍。[1]

2 风电/光伏发电接入电网的电压稳定分析

2.1 静态电压稳定分析

电压稳定其实质就是指电力系统因为受到外界多方面因素的影响，保证母线电压能够维持在可控的范围之内的能力，如果电力系统运行的过程中出现小幅度的波动的时候，可以采用静态模型的方法来对电压加以控制。在风电接入电网之后，快速增长的负荷或者是较大的风速波动就会对系统运行造成诸多的影响，这样就会导致系统出现短期或者是长时间的电压不稳定的问题。双馈型、永磁发电机可以借助变流器来与电网进行连接，这样就可以切实地对无功功率加以调节和把控，利用无功补偿以及无功潮流对于电压的稳定性加以保障，才可以确保电压能够始终维持稳定运行的状态。在整个风电/光伏发电系统之中，涉及多个不同的部件，在形成的直流电转变为与电网相同频率的交流电之后进行并网，这样就需要使用控制器来对功率以及并网频率各项参数进行全面的把控。[2]

2.2 动态电压稳定分析

就现如今实际情况来说，因为新能源并网规模在逐渐的扩展，所以我们还需要对动态电压稳定性加以综合分析，从而明确机组和逆变器等设备动态响应特征会对整个系统运行情况造成的影响。就风电入网过程中所可能出现的拖网情况来说，还需要从增设硬件设施以及调节控制两个角度入手，如果在转子控制方面选择运用撬棒电路，促进机组低电压的穿越能力。将柔性交流系统和无功调节设备加以施加运用，能够为系统的运行提供需要的辅助。在光伏发电并网的过程中，内部无功调节设备如果不能合理的加以运用，就会造成机组发生过补偿或者是欠补偿的情况，如果结合机组低电压穿越特征来实施建模仿真分析，就可以结合故障恢复的过程中无功功率情况来完成补偿，这样也可以对机组电压输出动态加以适当的调节，确保电网能够始终维持稳定运行的状态。[3]

3 风电/光伏发电接入电网的电压控制策略

3.1 调节设备的控制

为了从根本上促进风电、光伏发电接入电网平稳运行的水平，那么还需要专业的工作团队来积极的落实对设备的把控工作，无功电压调节设备在电网系统之中属于最为重要的一个部分，并且也是确保电网系统稳定运行的重要基础。无功电压调节设备通常都是由多个不同类型的原部件组合而成的大规模的调节设备，这些原部件不但在电压调控中具有重要的作用，并且也会对电网系统的运行造成直接的影响。在风电电网系统之中，切实地落实电压控制工作，工作人员还需要合理的将双馈风力发电机加以合理的运用，由于双馈风力发电机能够结合相关调节设备所释放的指令为电网系统的运行给予适合的无功功率，不但可以确保电网系统持续稳定运行，并且也可以对电网系统的运行效率加以根本保障，从而为电压控制工作的实施创造良好的基础。

[4]

3.2 电压分层模型的控制

将分层模型控制的方法运用到对风电、光伏发电、电接入电压的控制方面可以起到积极的作用。电压分层模型的控制从某种层面上来看与调节设备的特征存在一定的关联，所以工作人员还需要结合调节设备的情况来对电压分层模型进行综合分析，并且采用分层控制的方法来对风电和光伏发电数据进行收集。由于在电网系统运行的过程中，两个设备的运行持续时间相对较长，并且工作人员无法对其实施持续的调节操控。所以在对风电、光伏发电系统实施电压控制的时候，两过那种姑娘设备可以为各项参数的调节工作提供一定的辅助，之后工作人员也需要结合所掌握的信息来对系统电压进行调控。

3.3 电压模型求解的控制

风电、光伏发电电网系统电压模型的求解问题属于非线性规划的一种，注重对这方面内容的研究，对制定合理的电压控制措施有着巨大的帮助。通常情况下，相关工作团队会采用两种方式对电压模型进行求解，一种是传统的求解算法，另一种是智能的求解算法。虽然传统求解算法的适用范围非常广泛，对线性规划和非线性规划内容都有所涉及，也能对相应的电压模型进行相应的处理。但是传统求解方法的计算结果准确率较低，而且计算过程中所消耗的时间也比较长，所以对于一些电压模型的求解内容有一定的限制作用。而智能算法却能有效的避免这些问题，而且具有明显的精准性和高效性的特征。[5]

总结：总的来说，因为会受到发电间歇性特征的影响，风电/光伏发电接入电网操作中往往会遇到静态和动态电压稳定的问题，这样就会造成电力系统运行发生明显的电压波动的问题，对于电网运行的稳定性也会造成诸多的损害。这篇研究主要结合各个发电项目的特征，在风电入网操作中将分层预测电压控制方法进行合理的运用，从而切实地将机组无功补偿的实践作用发挥出来，积极的对接入模式和电压控制方案进行完善，确保电网能够始终维持稳定运行的状态。

参考文献：

[1]董玉辉，梁君亮.风电/光伏发电接入电网的电压稳定及控制分析[J].中国新技术新产品,2022(05):68-70.

[2]包翔,张海平.风电光伏发电接入电网的电压稳定及控制方法[J].电子技术与软件工程,2020(22):224-225.

[3]杨朔.风电/光伏发电接入电网的电压稳定及控制策略研究[J].科学技术创新,2017(30):102-103.

[4]何振民.风电／光伏发电接入电网的电压稳定及控制策略研究[D].华北电力大学,2016.

[5]包翔，张海平.风电光伏发电接入电网的电压稳定及控制方法[J].电子技术与软件工程，2020（22）：224-225.