【正文】 不是 120176。（ 6）風(fēng)速和光照的波動(dòng)性和隨機(jī)性引起風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電出力多變，導(dǎo)致其接入系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定裕度難以預(yù)測(cè)。風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)短路容量比則定義為風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)額定容量與其電力系統(tǒng)連接點(diǎn) 的短路容量之比。對(duì)于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電等分布式電源在 MV 級(jí)電 網(wǎng)資源優(yōu)化配置，文獻(xiàn) [43]采用遺傳算法分別解決了系統(tǒng)網(wǎng)損最小、電網(wǎng)改造升級(jí)投資最少和發(fā)電機(jī)耗費(fèi)最省的問(wèn)題。若風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)點(diǎn)位于速斷保護(hù)死區(qū)，在不改變保護(hù)系統(tǒng)的情況下，只能由后備過(guò)流保護(hù)動(dòng)作切除故障，增加了故障對(duì)電網(wǎng)的影響。但當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電接入配電網(wǎng)，如果線路因故障跳閘，所形成的孤島保持功率和電壓在額定值附近運(yùn)行，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電極有可能在重合閘動(dòng)作時(shí)沒(méi)有跳離線路，這將產(chǎn)生兩種潛在的威脅：非同期重合閘和故障點(diǎn)電弧重燃。建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，除了針對(duì)單臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組建立各環(huán)節(jié)模型，還應(yīng)根據(jù)研究問(wèn)題的需要建立風(fēng)速模型和風(fēng)能分布模型。目前國(guó)內(nèi)外普遍使用的是水平軸、上風(fēng)向、定槳距（或變槳距）風(fēng)力機(jī)，其有效風(fēng)速范圍約為 3~30m/s，額定風(fēng)速一般設(shè)計(jì)為 8~15m/s，風(fēng)力機(jī)的額定轉(zhuǎn)速大約為 20~30 轉(zhuǎn) /分鐘。變速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)了發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率的解耦，降低了風(fēng)力發(fā)電與電網(wǎng)之間的相互影響，但是它結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、技術(shù)難度大。研究表明，絕大多數(shù)地區(qū)的年平均風(fēng)速都可以采用威布爾分布函數(shù)來(lái)表示。光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是指將光伏陣列輸出的直流電轉(zhuǎn)化為與電網(wǎng)電壓同幅值、同頻、同相的交流電，并實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)連接的系統(tǒng)。在實(shí)際的模擬計(jì)算中可以近似為在平均輸出的正態(tài)分布的基礎(chǔ)上加入一個(gè)隨機(jī)的擾動(dòng) 圖 35 不同天氣條件下光伏發(fā)電的輸出功率 可靠性評(píng)估指標(biāo) 發(fā)電可靠性評(píng)估指標(biāo)主要是用來(lái)反映負(fù)荷是否得到充分的電力供應(yīng)。 4）失負(fù)荷持續(xù)時(shí)間（ DLOL）（小時(shí) /次），定義為在給定時(shí)間段內(nèi)，用戶每次停電的平均持續(xù)時(shí)間。將這兩種模型結(jié)合起來(lái)即可得到表明發(fā)電系統(tǒng)充分性的系統(tǒng)綜合模型，根據(jù)綜合模型即可求得發(fā)電系統(tǒng)可靠性指標(biāo)。在所研究的周期內(nèi)按時(shí)間的順序列出日最大負(fù)荷。 假設(shè)發(fā)電機(jī)組存在兩個(gè)狀態(tài)：（ 1）全負(fù)荷運(yùn)行。例如，一臺(tái)發(fā)電機(jī)組其容量為 c MW，在雙態(tài)模型下（將所有機(jī)組均假設(shè)為雙態(tài)）可用容量概率模型： Pup＝ P（ X=c）， Pdown＝ P（ X＝ 0）；停運(yùn)容量概率模型： Pup＝ P（ X=0） ，Pdown＝ P＝ c）。M PV k ,i 是 M PV k 的第 i 個(gè) 元素， PVi 是 CPV 的第 i 個(gè)元素， PRPV 是光伏發(fā)電子系統(tǒng)的額定功率。本文設(shè)計(jì)了包含風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的可靠性評(píng)估方法和燃煤節(jié)約狀況的計(jì)算方法，并計(jì)算了接入儲(chǔ)能裝置對(duì)于可靠性指標(biāo)產(chǎn)生的影響。 圖 在配電所接入的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電時(shí)電壓的變化 風(fēng) 力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組接入饋線末端 圖 在饋線末端接入風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組時(shí)電壓的變化 當(dāng)有功注入處于電壓調(diào)整區(qū)域 [59]的線路的末端，線路的電壓水平會(huì)升高，如圖 所示。從實(shí)際的角度分析，這種情況在技術(shù)上不涉及很多的調(diào)壓措施，最現(xiàn)實(shí)的方法是合理地限制各個(gè)用戶家中的光伏發(fā)電對(duì)于電網(wǎng)的注入功率。在不改變風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電接入位置的情況下，電壓支撐由風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的總出力決定。表 為風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的功率因數(shù)為 時(shí)，不考慮風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電解列，不考慮線路容量約束，考慮有載調(diào)壓變壓器分接頭調(diào)整以后的準(zhǔn)入功率隨著風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電接入點(diǎn)與主母線之間的距離變化的一個(gè)計(jì)算結(jié)果。本章通過(guò) 112 節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)算例進(jìn)行了多次不同的試驗(yàn)，且都用潮流程序計(jì)算出電壓分布。因此，無(wú)論在風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)和光伏發(fā)電系統(tǒng)在規(guī)劃設(shè)計(jì)階段還是在電力系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行中，確定一個(gè)給定電網(wǎng)最大能夠承受的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電注入功率都是一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題?？紤]風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電解列是也是計(jì)算其準(zhǔn)入。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組是一類特殊的發(fā)電設(shè)備，從環(huán)境保護(hù) 和可再生能源利用的角度考慮，希望盡可能擴(kuò)大風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的規(guī)模，而其本身的特點(diǎn)使得它的并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定會(huì)構(gòu)成一定的威脅。本章就如何評(píng)估風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電在不同位置并網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)電壓分布造成的影響展開全面的討論。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的總出力也不是就盡量少，我們的目的就是盡量增 加風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的發(fā)電容量 。在風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電注入有功功率 43MW 后，饋線一的電壓水平上升，接近上限。在一個(gè)配電變壓器的副邊，往往連有多個(gè)用戶。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電注入的功率占母線負(fù)荷的百分比達(dá)到 15％～20％時(shí)，將會(huì)發(fā)生如圖 所示的電壓越限的情況。利用供電可靠性指標(biāo)，提出了發(fā)電容量可信度的計(jì)算方法。通過(guò)建立兩個(gè) m 維的矢量 MPVk 和 MWINDk，對(duì)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的概率模型進(jìn)行修正。它的概率分布是離散 型的。發(fā)電設(shè)備的數(shù)學(xué)模型將是建立發(fā)電系統(tǒng)容量模型的基礎(chǔ)。在所研究的周期內(nèi)按日最大負(fù)荷的大小順序，列出其出現(xiàn)的概率（近似為頻數(shù)）。圖 清晰地給出了本文的研究范圍 圖 系統(tǒng)簡(jiǎn)化模型 由于系統(tǒng)可用發(fā)電容量是否充分是相對(duì)于負(fù)荷而言的，因此，各種估計(jì)發(fā)電系統(tǒng)可靠性的方法都需要建立兩種數(shù)學(xué)模型：（ 1）根據(jù)發(fā)電設(shè)備的隨機(jī)停運(yùn)容量而形成系統(tǒng)狀態(tài)空間模型，通常稱為容量模型。 3）電力不足期望（ EENS）（ kWh/年），定義為系統(tǒng)在給定時(shí)間段內(nèi)因發(fā)電容量短缺，設(shè)備隨機(jī)停運(yùn)或電網(wǎng)約束造成負(fù)荷損失的期望值。 圖 的輸出情況是根據(jù)光伏電池的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果。光伏電池板產(chǎn)生的電能經(jīng)過(guò)電纜、控制器、儲(chǔ)能等環(huán)節(jié)予以儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為負(fù)載所能使用的電能。 風(fēng) 速的數(shù)學(xué)模型 由于風(fēng)力發(fā)電機(jī)組出力的隨機(jī)性是由風(fēng)速引起的，因此，掌握和了解風(fēng)速的變化規(guī)律，對(duì)于分析風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行和發(fā)電情況十分關(guān)鍵。雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的特點(diǎn)在于可以最大限度的利用風(fēng)能或者改善電網(wǎng)功率因數(shù)。恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組在額定轉(zhuǎn)速附近運(yùn)行，滑 差變化范圍很小，發(fā)電機(jī)輸出頻率變化也很小，所以稱為恒速恒頻風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。為了分析研究風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，需要建立合理的數(shù)學(xué)模型。因此，在由繼電保護(hù)動(dòng)作切除故障之后，電弧將自動(dòng)熄滅，短路處的絕緣大多可以自動(dòng)恢復(fù)。計(jì)算結(jié)果顯示當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電接入配電線路后，使得整條線路的靈敏度降低。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電可能增大也可能減小系統(tǒng)網(wǎng)損，取決于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的位置、容量與負(fù)荷量的相對(duì)大小以及網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)等因素。國(guó)內(nèi)外的學(xué)者和工程技術(shù)人員通常采用風(fēng)力發(fā)電穿透功率極限或風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)短路容量比來(lái)表征電力系統(tǒng)中風(fēng)力發(fā)電規(guī)模的大小，以此作為計(jì)算分析和進(jìn)行評(píng)價(jià)的依據(jù)。（ 4）故障切除不及時(shí)，會(huì)發(fā)生暫態(tài)電壓失穩(wěn)。（ 2）在適當(dāng)?shù)娘L(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電布置和電壓調(diào)節(jié)方式下，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電可緩解電壓驟降，提高系統(tǒng)對(duì)電壓的調(diào)節(jié)性能。 (5)光伏發(fā)電系統(tǒng)若采用單相供電而造成系統(tǒng)三相負(fù)載的欠相供電問(wèn)題。當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電總?cè)萘枯^大時(shí)尤其可能出現(xiàn)這種情況。風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的接入將原來(lái)輻射型無(wú)源電網(wǎng)變成了有源環(huán)網(wǎng)，系統(tǒng)因?yàn)槌绷髯兓l繁，系統(tǒng)保護(hù)配置，電壓調(diào)整比較困難，給系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來(lái)新的挑戰(zhàn)。穩(wěn)定且不斷發(fā)展的市場(chǎng)和強(qiáng)有力的政府支持是光伏電池研發(fā)的根本動(dòng)力。在 2021 年光伏發(fā)電提供的電力將占總發(fā)電量的 1%，到 2040 年將占總發(fā)電量的 26%。其中日本的產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量 46%。(3)安裝維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)行成本低。因此并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)不需要額外的蓄電池，降低了系統(tǒng)運(yùn)行成本，提高了系統(tǒng)運(yùn)行和供電的穩(wěn)定性。與孤立運(yùn)行的光伏發(fā)電站相比，并入大電網(wǎng)可以給光伏發(fā)電帶來(lái)諸多好處 ； （ 1）不必考慮負(fù)載供電的穩(wěn)定性和供電質(zhì)量問(wèn)題。我國(guó)具有開發(fā)風(fēng)力發(fā)電的良好基礎(chǔ)和廣闊前景。 表 風(fēng)力發(fā)電在全球總發(fā)電量中所占 比率 在我國(guó)有廣闊的發(fā)展前景，主要原因有：（ 1）我國(guó)風(fēng)力資源豐富，具有開發(fā)風(fēng)力發(fā)電的巨大潛力；（ 2）國(guó)家政府部門的鼓勵(lì)政策。 90 年代以來(lái)，自風(fēng)力發(fā)電容量以每年平均 22%的速度增長(zhǎng)，近五年的增長(zhǎng)速度為 35%~50%，在各種發(fā)電方式中風(fēng)力發(fā)電量增長(zhǎng)速度居于 首位 [9][10]?，F(xiàn)有的技術(shù)條件，如改變風(fēng)力機(jī)葉片的漿距角，只能在很有限的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。一個(gè) 10 兆瓦級(jí)的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)建設(shè)工期不超過(guò)一年。并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電是規(guī)模較大的風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，容量大約為幾兆瓦到幾百兆瓦，由幾十臺(tái)甚至成百上千臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組構(gòu)成。 從 2021 年華北電網(wǎng)公司開始進(jìn)行智能電網(wǎng)相關(guān)的研究和建設(shè)，致力于打造智能調(diào)度體系，為智能輸電網(wǎng)奠定基礎(chǔ)；建立企業(yè)級(jí)服務(wù)總線，搭建智能電網(wǎng)信息架構(gòu)；超前研發(fā)清潔能源關(guān)鍵技術(shù)，做好可再生能源并網(wǎng)準(zhǔn)備；結(jié)合客戶信息采集系統(tǒng)，試點(diǎn)建設(shè)智能供電網(wǎng)。并且已正式進(jìn)行了適應(yīng)風(fēng)力發(fā)電等可再生能源的智能電表等相關(guān)實(shí)驗(yàn)。 智能電表作為第二代智能電網(wǎng)的核心設(shè)備，主要測(cè)量每個(gè)家庭電力消費(fèi)情況及隨時(shí)掌握太陽(yáng)能發(fā)電量等信息。 國(guó) 際智能電網(wǎng)發(fā)展現(xiàn)狀 世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家均在抓緊智能電網(wǎng)建設(shè)工作。通信網(wǎng)絡(luò)的完善和用戶信息采集技術(shù)的推廣應(yīng)用，促進(jìn)了電網(wǎng)與用戶的雙向互動(dòng)。 現(xiàn)在的電網(wǎng)除了一些二次設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作外，其他信息基本上是單向傳輸，而未來(lái)智能電網(wǎng)將會(huì)形成一種新的通信和交互機(jī)制，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)設(shè)備間的信息交互，以此為依托可以大幅度提高電網(wǎng)的智能性。主要利用能夠進(jìn)行雙向通訊的智能電表（ SmartMeter），即時(shí)掌握家庭 太陽(yáng)能發(fā)電量和電力消費(fèi)量等信息。 美國(guó)谷歌 2021 年 3 月 3 日向美國(guó)議 會(huì)進(jìn)言，要求在建設(shè) “ 智能電網(wǎng)（ Smart Grid） ” 時(shí)采用非壟斷性標(biāo)準(zhǔn)。這個(gè)工程價(jià)值高達(dá) 9100 萬(wàn)美元（合 7000萬(wàn)歐元），其中包括在 滇 網(wǎng)中建立一個(gè)傳感器網(wǎng)絡(luò)。電表還可以幫助人們優(yōu)先使用風(fēng)電和太陽(yáng)能等清潔 能源 。 2021 年中期，一家名叫 “ 網(wǎng)點(diǎn) “(Grid Point) 的公司最近開始出售一種可用于監(jiān)測(cè)家用電路耗電量的電子產(chǎn)品，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)通信技術(shù)調(diào)整家用電器的用電量。 關(guān)鍵詞 ： 電力系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、并網(wǎng)運(yùn)行、可靠性 。本文還討論了風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電機(jī)組 在不同位置接入 智能 電網(wǎng)對(duì)電壓水平的影響，重點(diǎn)研究了當(dāng)風(fēng)力發(fā)電和 光伏發(fā)電機(jī)組位于饋 線 上時(shí)，其對(duì)電壓水平的影響 。這時(shí)候的智能電網(wǎng)應(yīng)該是指輸配電過(guò)程中的自動(dòng)化技術(shù)。 2021 年美國(guó)科羅拉多州的 波爾 得 (Boulder)已經(jīng)成為了全美第一個(gè)智能電網(wǎng)城市，每戶家庭都安裝了智 能電表，人們可以很直觀地了解當(dāng)時(shí)的電價(jià)，從而把一些事情，比如洗衣服、燙衣服等安排在電價(jià)低的時(shí)間段。 IBM 及其合作伙伴將會(huì)把馬耳他 2 萬(wàn)個(gè)普通電表替換成互動(dòng)式電表，這樣馬耳他的電廠就能實(shí) 時(shí)監(jiān)控用電，并制定不同的電價(jià)來(lái)獎(jiǎng)勵(lì)節(jié)約用電的用戶。此外，該系統(tǒng)通過(guò)搭建并網(wǎng)電廠管理考核和輔助服務(wù)市場(chǎng)品質(zhì)分析平臺(tái)，能有效提升調(diào)度部門對(duì)并網(wǎng)電廠管理的標(biāo)準(zhǔn)化和流程化水平。 智能電網(wǎng)的概念 智能電網(wǎng)（ smart power grids）， 智能電網(wǎng)（ SmartGrid）是指運(yùn)用 IT 技術(shù)自動(dòng)控制電力供求平衡的第二代供電網(wǎng)。 設(shè)備間的信息交互是實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)智能化的最重要手段 。調(diào)度技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)和柔性輸電技術(shù)的成熟發(fā)展，為可再生能源和分布式電源的開發(fā)利用提供了基本保障。 電力技術(shù)的發(fā)展，使電網(wǎng)逐漸呈現(xiàn)出諸多新特征，如自愈、兼容、集成、優(yōu)化，而電力市場(chǎng)的變革，又對(duì)電網(wǎng)的自動(dòng)化、信息化水平提出了更高要求，從而使智能電網(wǎng)成為電網(wǎng)發(fā)展的必然趨勢(shì)。 2020 年前相關(guān)電力設(shè)施投資預(yù)計(jì)超過(guò) 1 萬(wàn)億日元。 ㈢歐洲 英國(guó)目標(biāo)是 2020 年在全國(guó)所有 2600 萬(wàn)個(gè)家庭安裝智能電表，此項(xiàng)工作主要通過(guò)電力公司完成。 2021 年 4 月，在前期智能電網(wǎng)研究成果的基礎(chǔ)上，華東電網(wǎng)啟動(dòng)高級(jí)調(diào)度中心項(xiàng)目群建設(shè)，該項(xiàng)目是智能電網(wǎng)建設(shè)藍(lán)圖 “ 三步走 ” 的第一階段 “ 鞏固提升 ”的重點(diǎn)內(nèi)容。離網(wǎng)型的風(fēng)力發(fā)電規(guī)模較小，通過(guò)蓄電池等儲(chǔ)能裝置或者與其他分布式能源發(fā) 電技術(shù)相結(jié)合，如風(fēng)力發(fā)電 /水電互補(bǔ)系統(tǒng)、風(fēng) /光互補(bǔ)系統(tǒng)、風(fēng)力發(fā)電 /柴油機(jī)組聯(lián)合供電系統(tǒng)，它可以解決無(wú)電網(wǎng)的偏遠(yuǎn)地區(qū)的供電問(wèn)題。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備具有模塊化的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)和安裝簡(jiǎn)單，單臺(tái)風(fēng) 力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)輸和安裝時(shí)間僅需幾個(gè)星期，可多臺(tái)同時(shí)安裝，互不干擾，且安裝一臺(tái)即可投產(chǎn)一臺(tái)。風(fēng)力發(fā)電以自然風(fēng)常規(guī)能源發(fā)電一樣根據(jù)負(fù)荷要求來(lái)改變風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的出力。 利用風(fēng)能發(fā)電始于 19 世紀(jì)末，到上世紀(jì) 80 年代通過(guò)建立大型風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)來(lái)大規(guī)模利用風(fēng)能，風(fēng)力發(fā)電運(yùn)行技術(shù)及并網(wǎng)研究也得到較大發(fā)展。風(fēng)力發(fā)電裝機(jī)較多的國(guó)家為：德國(guó) 12021MW、西班牙 4830MW、美國(guó) 4685MW、丹麥 2880MW 和印度 1702MW、中國(guó) 468MW。到 2021 年末，我國(guó)已經(jīng)建成 44 座風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)，累計(jì)風(fēng)力 發(fā)電 機(jī)組 1291 臺(tái)， 裝 機(jī)容量 764MW與 2021 年累計(jì)裝機(jī) 567MW 相比， 2021 年累計(jì)裝機(jī)增長(zhǎng)率為 %。一般而言，系統(tǒng)在白天把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，通過(guò)蓄電池將電能儲(chǔ)存起來(lái)，晚上再通過(guò)放電器把儲(chǔ)存在蓄電池里的電能釋放出來(lái)適當(dāng)使用。無(wú)窮大的公共電網(wǎng)在這里可以視為扮演著儲(chǔ)能環(huán)節(jié)的角色。不產(chǎn)生任何的固體，液體和氣體有害廢棄物，無(wú)環(huán)境污染和公害問(wèn)題。 光伏 發(fā)電的發(fā)展和現(xiàn)狀