由表1可看出,在不同风况下风电场的功率因数有明显的变化,风电场功率因数变化的相对值达10%。计算中还发现,每台风力发电机组按照其运行状态投切补偿电容器后,可以保证功率因数在0.95~O.99范围。这说明,在不同风况下必须考虑风电场风速分布和各个风力发电机组的稳态特性,才能确定出整个风电场实际注入电网的有功P和无功Q,才能准确地求出风电场并网运行后对系统电压水平的影响。
4.2风速序列响应
根据图4所示的风电场实测风速序列,利用风电场并网稳态数学模型逐点进行全电网潮流计算,可得风电场母线电压和输出功率的稳态变化曲线,具体如图5~8所示。
由上述计算结果可看出,当风速增大时(比如在100~120分钟),风电场输出的有功增加,同时从系统中吸收的无功也增加,风电场功率因数下降,结果使得系统电压水平降低。
通过上述各种典型风速的全电网潮流计算可看出,风力发电机组在小电机状态运行时,风电场输出功率小,电网电压水平高。风速不断增大,风力发电机组从小电机切换到大电机状态运行,风电场输出功率增大,同时从系统中吸收的无功增多,风电功率因数减小,系统电压水平下降。
5 结语
本文首先在考虑风速在风电场中的分布特性,同时计及风力发电机组机端电容器组的投切的条件下,建立了风电场的稳态数学模型,可以用于准确计算风电场输出功率;然后结合含风电场的电力系统特点,提出了进行全电网潮流计算的基本原理和程序实现方法;最后结合新疆实际风电场和电力系统,计算了在小风、中风、大风等典型风况下的稳态‘特性。由此可以得到以下主要结论:
(1)在不同的风速条件下,风电场的功率因数有较大的变化,进行系统潮流计算时风电场节点不能简单地设为PQ或PV节点,应根据各风电机机端补偿电容器组投切规则,通过迭代计算来确定风电场实际输出的功率P和Q。
(2)风电场和主系统是典型的主从式系统,进行全电网潮流计算时,可以采用主从分裂法简化系统稳态特性的计算。
(3)风电场并网运行将使得系统稳态特性发生变化,严重时系统电压水平将可能超过系统允许的限制。系统稳态电压将是限制风电接入系统的因素之一。