浅谈分布式风电开发项目设计
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摘要：本文主要论述分布式风电开发项目的优点，并简要论述在分布式风电场设计中的场址选择原则、装机容量规划、接网设计及对配电网的影响等问题。
关键词：分布式风电项目；设计；配电网影响
中图分类号：S611文献标识码： A
0 前言
目前，风能是开发利用比较成熟的一种新能源，随着经济的发展，中国风电市场在历经多年的快速增长后正步入稳健发展期。据统计，截至2011年底，中国累计装机已经达到62.3GW。2015年累计装机将达到134GW，2020年累计装机达到230GW，2030年累计装机接近500GW，风电的大规模发展将为中国带来重要的经济和环境效益。
然而大型集中风电场并网困难，地区限电问题突出，并且由于电网企业对风电装备技术及并网条件条件要求不断提高，风电并网开始从物理“并网难”，向技术“并网难”转化。分布式风电项目开发以其建设规模小、投资小、清洁环保、供电可靠和发电方式灵活等优点、日益成为提高可再生能源利用效率和因地制宜规划风电开发项目的新方向。现阶段根据国家相关发展规划，风电集中式开发和分布式开发并重成为步入稳健发展期风电市场新的发展思路。
进入“十二五”以来，在分布式风电项目开发的新形势下，借助已完成的分布式风电项目设计谈几点体会。
1 分布式风电开发项目特点
1.1 分布式风电场装机规模相对较小，风机受尾流、湍流等影响减小，降低了风电场风能损失，提高能源利用率，增加项目经济效益。
1.2 分布式风电场就近接入附近低电压等级电网，接网方案简化，有利于系统保护、通信与自动化系统配置的简化，降低了对电网运行的影响，
1.3 分布式风电场装机容量选择满足就地供电要求，所发电力就地消化，无需远距离输送，可较大降低地区供电损，节能效果显著。
1.4 分布式风电场由于占地面积小，可利用当地废弃或空闲场地建设；避免了大面积占用土地资源，利于地区环境保护。
1.5 分布式风电场就近接入低电压等级电网，取消风电场升压站等，利于降低风电接入工程造价。
1.6 采用双馈式异步风力发电机组对电网保护配置影响较小，采用低电压穿越措施后，可较大提高供电可靠性。
1.7 分布式风电站可采用固定功率因数方式运行，实现无功就地补偿，简化了无功配置方案，利于电网运行电压稳定。
2 场址选择原则
分布式风电开发项目场址选择主要从风能资源、电网接入、土地利用性质等方面充分考虑。
2.1 风能资源好，其中包括平均风速高、风功率密度大，风频分布好，可利用小时数高、湍流强度小的区域。
2.2 靠近负荷接入点，便于近距离接入直接供电，一般不超过电网接入点5km范围。
2.3 符合城镇规划，结合乡镇规划建设风电站，避开规划园区。
2.4 尽量避开灾害性天气频繁出现及地震灾区。
2.5 尽量利用乡镇周边废弃地，不占基本农田、军事设施及文物与自然保护区，避开主要公路干线及铁路、水库及湖泊；建设场址地下未发现具有开发价值矿藏。
3 装机容量规划
考虑分布式风电开发项目建设规模小，就近接入低电压电网的特点，其供电地区主要为经济欠发达、偏远的山区、牧区、农村等，用电负荷性质主要以农用负荷为主，负荷峰谷差较大。为实现地区变电站与分布式风电电源就地平衡，同时尽量提高分布式风电机组经济效益，风电机组装机容量宜与地区小负荷相匹配。并且根据国家电网公司《分布式电源接入电网技术规定》中的相关要求，“分布式电源总容量原则上不宜超过上一级变压器供电区域内最大负荷的25%。”
4 接网设计
分布式风电开发项目并网点的确定原则为电源并入电网后能有效输送电力并且能确保电网的安全稳定运行，当公共连接点处并入一个以上的电源时，应总体考虑它们的影响。
分布式风电开发项目接入电压等级宜按照：200kW及以下分布式电源接入380V电压等级电网；200kW以上分布式电源接入10kV（6kV）及以上电压等级电网。经过技术经济比较，分布式电源采用低一电压等级接入优于高一电压等级接入时，可采用低一电压等级接入。
根据现场实际条件，其接入电网可采用“T”接接入原有低压线路方式或直接接入原有变电站两种方式，当“T”接接入原有低压线路时，分布式风电场装机容量主要应考虑原有低压线路线路电压降及负荷输送能力及对端变电站最小负荷情况。
5 分布式风电场并网对配电网的影响
5.１ 对电能质量的影响
分布式风电场对电能的影响主要包括：
ａ）电压波动与闪变。由于分布式风电场风电机组的启停与用户负荷、风能资源等因素有关，因此，其启停具有不确定性，这就使配电网的电压常常发生波动。特别是风电场受风资源约束较强，分布式风电场的频繁投退会使配电网线路上的潮流发生较大变化，从而加大电压调节的难度。
ｂ）谐波污染。部分风电机组采用交直交变流系统，该系统采用大量电力电子元件，因此将给系统带来部分谐波，对电网造成谐波污染。
ｃ）对系统稳态电压的影响。集中供电模式下的配电网一般呈辐射状，稳态运行时电压沿馈线潮流方向逐渐降低。当分布式风电场介入后后，由于馈线上的传输功率减少且分布式风电场输出无功的支持，将会导致一些负荷节点的电压被抬高甚至超标。
5.２ 对继电保护的影响
分布式风电场并网将导致传统辐射状供电模式的配电网潮流不再是单一的从变电站母线流向用户负荷，因此配电网的继电保护也将随之发生变化。分布式风电场并网对继电保护的影响主要有以下几个方面：
ａ）引起继电保护误动作。传统的配电网末端一般无电源，不会产生反向电流，因而原有继电保护装置不具有方向性。当其他并联分支故障时，会引起安装有分布式风电场分支上的继电保护装置误动，造成该无故障分支失去配电网的主电源。
ｂ）使重合闸不成功。若配电网继电保护装置重合闸功能已投入，当配电网故障时，分布式风电场的切除时间必须早于重合闸，否则将引起电弧重燃，导致重合闸不成功。
ｃ）缩小保护区。当有分布式风电场功率注入配电网时，会使继电器原来的保护区缩小，导致保护拒动。
5.３ 对配电网可靠性的影响
分布式风电场并网对配电网供电可靠性的影响有两方面，其中不利影响是：分布式风电场并网时若继电保护配合不好，易引起继电保护误动，反而会降低供电可靠性；分布式风电场的安装地点、容量和连接方式不合适会降低配电网的供电可靠性。有利影响是：分布式风电场可消除或减少输配电网的过负荷和堵塞，增加输配电网的输电裕度，提高系统可靠性；合理安装分布式风电场可缓解电压降，增强系统对电压的调节性能，提高系统的可靠性。
5.4 对电网调度的影响
传统配电系统的实时监控和调度是由电网统一执行的。传统配电网的受端是一个无源的辐射状电网，其调度相对比较简单，但分布式风电场并网将使此过程复杂化，不利于调度员的正确决策，增加了监控与调度的难度。
5.5 孤岛运行问题
假如风电机组的继电保护装置在执行自身的功能时，不参考外部与之所联系统的信息，配电网断路器已经断开，但分布式风电场机组的继电保护装置未能监测到该情况，仍然向馈线供电，最终将对系统或人员安全造成伤害。
另外，当配电网的断路器重合时，分布式风电场的发电机仍然联网，会因异步重合带来的冲击导致原动机损坏。
6 结论
分布式风电为是风电行业发展新的方向，集中式与分布式风电场两者共同作用将使未来我国风电行业的发展呈现全新的面貌。此外，分布式风电场的安装周期短，可与现有电力系统结合形成一个高效、灵活的电力系统，提高整个社会的能源利用率，提高整个供电系统的稳定性、可靠性和电力质量，但是传统的电网没有考虑用户端备有电源的情况，大量分布式电源的接入必将给电力系统带来巨大的挑战。