基于静态稳定的风电接入电网影响评估

《基于静态稳定的风电接入电网影响评估》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、基于静态稳定的风电接入电网影响评估冯旭I,胡云明2（1.长春电网调度所，吉林长春133000；2.华北电力大学，河北保定071003）摘要：主要研究大规模风电场接入电网时对电网静态稳定的彩响，通过电网电压的稳定性和电网频率的稳定性来评估电网安全稳定性。关键词：电网；风力发电；电压稳定；频率稳定；PSCAD中文分类号：TK89文献标识码：A0引言风力发电机组单机容量很小，对于一个大电网的影响可以忽略；但对于一个风电场来说，总装机超过几十万千瓦，对于一个容量不大的弱电网，就会造成不可忽视的影响。一方面，风力资源较好的地区往往人口稀少、负荷量小、电网结构相对薄弱、风电功率的注入改变了局

2、部电网的潮流分布，对局部电网的电能质量和稳定性有很人影响。随着风电机组单机容量和风电场规模的增大，大型风电场并网运行对电力系统的影响也越来越明显。本文通过仿真，对风电并网系统可能出现的多种工况进行了模拟，分析了风电进入电力系统造成的电压波动以及频率波动。随着风电场的容量在系统中所占比例的不断增加，风力发电对系统的影响将越来越显著。电网对风电场捉出了下列要求：（1）风电机组有功和无功（0.95感性到0.95容性）可控。(2)频率在47.5Hz到51.5HzZ间风机正常运行且保持电压在额定值80%以上。(3)电网扰动时要求风机保持运行不允许切出，且能够提供一定得无功电源，故障恢复后立

3、即提供有功出力。对电网故障时的风机的故障穿越能力耍求是，风机必须保持与电网的连接即使风机并网点的电压跌落至零。1静态电压稳定约束条件1.1电压稳定问题的引入随着电力系统规模的不管扩大，电压稳定性问题已经成为电力系统安全运行的重要问题。大量的电网崩溃事故表明，由于系统中无功容量不足，或由于系统屮无功电源分布不合理，而导致的电压稳定性问题是影响和限制电力系统输电能力的重要因素之一。鉴于此，本文将主耍就电压稳定约束条件下的风电接入能力进行研究。1.2基于静态电压稳定的接入风电能力电压稳定性及其相关问题研究方法可以分为静态方法和动态方法两大类，二者各有优缺点，适用于不同侧重的研究。静态研

4、究方法只需考虑系统各场景时间框架的静态模型，其模型简单，所需的参数较少，计算速度也相对快捷。从实际应用的角度来看，静态电压稳定约束下的风电接入能力指标确实能够为运行调度人员提供非常有价值的信息，其计算模型与结果页满足工程应用的精度耍求，而且输电能力计算并不需耍详细地分析系统电压失稳的机理。考虑到上述情况以及静态电压稳立分析方法为基础进行研究。静态电压稳定分析的模型和假设如下：含单一参数的电力系统微分一代数方程式可表示为:x=/(x,y,^)O=g(x,yJ)式中心表示微分状态变量；表示代数状态变量；疋R为物理参数，代表传输功率。当满足如下两个基本假设条件时，电压稳定问题可近似用系

5、统的静态模型來描述，亦即，当方程中的微分方程约等于0,在决定电压稳定的约束的传输极限时可仅考虑潮流鞍结分岔的情形。例如，系统的阻尼作用足以消除Hopf分岔的出现；忽略大扰动对系统稳定的影响，即认为系统是暂态稳定的(包括暂态功角稳定和暂态电压稳定)。在静态电压稳定性研究中，鞍结分岔是造成系统电压失稳的主要因素。求解静态电压稳定约束下的输电能力目前多采用重复潮流方法或者连续潮流方法，通过不断追踪系统PV曲线直到SNB点，从而得到系统最大接入风电能力。13仿真算例使用PSCAD进行系统的仿真，采用9节点网络（图1）,在母线1岀接入双馈异步风力发电机，电机容量为2MVA,电压等级为0.6

6、9KV,经过升压至10KV接入网络。图1接入风电的9节点网络考虑到阵风对功率电压造成的波动比较明显，木文使用基木风速8m/s,最高时风速为18m/s,吋序时间为10s。由于仿真模型在启动是有一定的波动，所以风速的变化在仿真开始的35s后开始,观察这种不稳定的发电符合对电网的影响。X9.00040图2风速、电压及有功无功仿真波形010203009000Aaooo倚9.000阪15000图2为风速变化波形，及对应的有功无功的变化波形。观察波形可以看到，双馈异步风力发电机当风速加大时释放有功，吸收无功，同时电压下降。由此可见，接入风电对电网电压带来了很多波动。2风电对频率影响风电场接入

7、系统的规模较小，风电的随机波动性和不稳立性对电网频率的影响就较大，这时限制风电穿透功率的主要因素是频率波动和稳定性。频率约朿的基本原则是：由于风电的不稳定性，假设投切风电以后，经一、二次调频点电网频率变化程度在国家标准规定的频率偏差的可允许范围之内。国家标准规定，频率可允许偏差为：正常允许时0.2Hzo根据冲击负荷性质和大小以及系统的条件也可以适当变动限值，但应保证近区电力网、发电机和用户的安全、稳定运行以及正常供电。图3为接入风电前和接入风电后母线9的频率的波形。观察表明,风电