风电场并网运行稳态特性研究

    摘要：本文在考虑风电场中风速分布和机端电容器组投规律的条件下，建立研究风电并网运行稳态电压特性的数学模型，并提出相应的求解万法和计算程厅。取后结合新疆实际电力系统和风电场，分析了风电场在各种不同典型风况下的稳态特性。            
    1  引言               
    由于风能资源通常分布在远离主电网的偏远区域，并且风电场的装机容量一般较小，因此目前风电场均就近接入地区配电网。有关文献对英国某风电场进行了实际监测和模拟计算，结果表明当大量风电接入地区弱电网时，风电场功率波动将引起电力系统稳态．电．压的变化，严重时还可能超过系统允许范围。随着我国风力发电产业的进一步发展，我国将建设容量超过IOOMW的大型风电场。为保证风电场的安全运行，充分发挥风力发电的资源效益和环境效益，必须认真研究风电．并网运行中的有关技术问题。               
    目前，国内外对风电并网稳态特性的研究文献较少，且主要是应用常规电力系统潮流计算来研究风电并网的稳态特性。但是对风电场而言，由于其并网点处的母线电压主要取决于系统电压，在潮流计算前为未知量，而风力发电机组实际吸收的无功功率及机端电容器补偿的无功功率均和并网点电压有关。因此，在进行系统潮流计算之前，风电场并网节点的电压和无功均为未知量，风电场节点不能简单地当作PV节点或PQ节点。另外，在对含风电场的电力系统进行稳态计算时还需要考虑风电场的机组布置和尾流损            
    本文将研究风电并网运行中的稳态电压特性，在考虑风电场风速分布和机端电容器组投切规律的条件下建立相应的数学模型，并提出该模型的求解方法和计算程序。最后结合新疆实际系统和风电场分析风电场在各种不同典型风况下的稳态特性。
    2  风电场数学模型            
    2．1风力发电机组
    风力发电机组稳态模型主要包括风力机的稳态功率特性和异步发电机的稳态等值电路。风电机组稳态功率特性为风速与风力机输出功率的关系，即用P—v曲线表示。如果已知作用到风力发电机组的风速，根据其稳态功率特性，则可得到风力发电机组对应于该风速时输出的有功功率。               
    异步发电机用其稳态等值电路表示。当端电压已知时，根据异步发电机输入机械功率等于输出电磁功率的条件可以求出转差，进而求出异步发电机吸收的无功功率。
    2．2机端电容器组
    风力发电机组机端配有一定量的电容器组，实际运行时风电机将根据发电机输出功率的大小自动投切电容器组，保证异步发电机的功率因数在规定的范围之内。