风电场并网运行稳态特性研究

    电力系统潮流计算的任务是根据给定的网络结构、负荷大小和发电机出力，求出整个38网络的运行状态，包括各母线的电压、网络支路的潮流分布以及功率损耗等。对不含风电场的常规电力系统而言，潮流计算方法和相应的程序均已相当成熟。               
    风电场内部电网一般是典型的单辐射型电网。当系统中风力发电机组数目较多时，如果将风电场处理为一个PV节点或者PQ节点，则如前文所述，这样处理将可能引起较大的计算误差；但是，如果包括风电场内部电网，则全电网潮流方程的规模是相当可观的。显然，用同一的算法求解这样的潮流方程是比较困难的。在实际分析和计算时，很有必要将主电网和风电场内电网分开来考虑，采用不同的算法，同时又要计及它们之间相互关系。
    当电力系统含有风电场时，风力发电机组一般是通过风电场内10kV架空线路接到风电场升压站，经升压后再与主电网相联。按照文献的划分方法，风电场与主电网之间的关系可表示为图3所示的形式。               
    由图3可看出，风电场与主电网的关系是典型的主从系统关系，其中主电网就是主系统，是风电场的“广义电源”；而风电场内电网是从系统，是主电网的“广义负荷”(风力发电机组输出的有功可看作是系统负的负荷)。主从式电网的节点集可划分3类，即主系统M、边界系统B和风电场内部电网节点组成的从系统S。
    由于主系统与从系统之间没有直接相联的支路，而是间接地通过边界节点发生联系。因此，为了有效地求解含风电场内部电网的电力系统潮流问题，一种自然的思路即是将一个大规模的问题分解成多个较小规模的问题来求解。
    风电场相对于主系统而言是从系统。由于风电场内电网_般采用单辐射型架空馈线的配网结构，风力发电机组相当于馈线上的“负荷”，所以从系统潮流计算原则上可采用配电网潮流的算法进行计算。风电场内部电网的潮流计算主要包括电压损耗计算和功率损耗计算两部分。即设定并网点的电压，通过配电网潮流计算求出各段线路的电压和功率损耗，并得出各台风电机端的实际电压和整个风电场注入系统的实际有功和无功功率。               
    对于主系统潮流计算而言，仍采用牛顿一拉夫逊等常用方法，此时各风电场作为一个PQ节点处理，其PQ值来自上述从系统的潮流计算结果。主系统潮流计算和从系统潮流计算之间交替迭代，直到满足收敛条件为止。这样，可构造全系统主从分裂的基本迭代格式，具体步骤如下：
    (1)给定边界系统即风电场并网点的电压初值；
    (2)将风电场并网点电压作为已知，通过求解风电场潮流得出风电场内部电网的各节点电压，以及风电场由并网点注入主系统的有功和无功功率；
    (3)将各风电场作为PQ节点，求解主系’统潮流，得主系统各节点的电压；
    (4)判断相邻两次迭代间边界系统电压差的最大值是否小于给定的收敛指标￡，若满足，完成全电网潮流计算；否则转(2)继续进行全电网的潮流迭代计算。
    4  示例系统计算分析
    这里以达坂城风电场接人新疆主电网为例，进行风电场并网运行的稳态特性分析。
    4．1风电场功率特性               
    取系统某种典型运行方式，考虑风电场的装机容量为57．5MW，对风电场在3种典型风况下并网运行的稳态特性进行计算，具体结果如表1所示