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大规模风电接入对电网电压稳定性的影响研究(1)

北极星电力网技术频道    作者:郭占杰   2012/9/5 11:03:20   

  所属频道:  风力发电    关键词:  风电并网 电压波动 风力发电

【摘要】近几年,我国风力发电非常迅速,已经被纳入我国的可持续发展战略之中。然而大规模风电接入会对电力系统的运行产生非常不利的影响,因此研究大规模风电接入对电网电压稳定性影响具有重要意义。本文首先指出了影响电网电压稳定的主要因素有负荷特性、风电场并网点的强弱程度和风电机组特性,然后分析了影响了电力系统稳定性的因素,最后提出了提高电压稳定性的措施。

一、引言

近几年,我国对可再生能源的重视程度越来越大,政府的支持力度也逐渐加大,利用风力和水利等可再生能源发电得到了快速的发展,其中风力发电的规模和发展速度更是独占鳌头。以前风电场装机容量所占整个电网的容量的比例非常小,基本可以忽视对电网整体稳定性的影响。然而现在大规模的风电开始接入,风电场已经占据电网很大一部分,对电网稳定性产生了极大的影响。

电网末端通常是风电机组接入的地方,被称为受端电力系统。一定量的风电接入以后,地区内部分负荷可以被消除,起到优化本地局部电网结构、降低电网损失的目的,有利于改善当地的电压水平。但是当出现风电场装机容量大和风电场出力高问题时,风电场的无功需求将增大,进而输电线路的无功损耗也将变大,而且电网的无功不足会使电压降低,电压稳定性变差。

二、引发系统电压崩溃风险的因素

风电机组对于电压的变化非常灵敏,所有风机都安装有低电压保护器,当风电机组的机端电压比0. 9p. u 低时,风机将自动停止,不能运行。因此,当系统受到外界干扰时,风电机组将处于低电压保护状态,风电机组将使系统的电压稳定性变差,最终可能导致系统电压崩溃。大规模风电接入后,引发系统电压崩溃风险主要有以下几个因素。

( 一) 负荷特性。在电力系统中,负荷类型繁多,特性也各不相同。电力系统在进行静态仿真时,负荷可以分为恒电流负荷、恒阻抗负荷和恒功率负荷。在对电压稳定性影响方面,恒功率负荷影响最大,恒电流负荷第二,恒阻抗负荷最小。现在各国学者致力于研究电压稳定分析进行的长过程仿真,各种负荷的特性就显得非常重要,上述分类无法满足要求,需要对负荷特性进行建模。

( 二) 风电场并网点的强弱程度。大规模风电接入电力系统时,并网点的强度与并网风电场的容量成正比关系,并网点电气强度随着并网风电场的容量的增大而增大。一般情况下,如式( 1) 所示,短路容量百分比可以用来表示并网点接入风电的程度,即风电场装机容量占并网点短路容量的比例,如果电网结构不同,那么控制要求也不一样,短路容量和百分比的控制也会不同,通常情况下,短路百分比一般比10%要高

r( %) = Swind/SAC× 100% ( 1)

其中,Swind表示风电场容量; SAC表示并网点容量。

( 三) 风电机组的特性。如今,风电机组的类型繁多,根据不同的划分标准,可以分为定桨距和变桨距风机,恒速风机和变速风机,异步风机和同步风机。理想的风机不经常出现问题,所以维修量就小。在运行时根据风速大小,速度变化非常快,而且有功功率和无功功率联合控制可以实现,电压调节能力较强。

风机的一个重要特性是具有较强的低电压穿越能力,大规模风电接入以后,这种穿越能力将对电网稳定产生极大的影响。风机的低电压穿越能力指的是风机在遇到瞬间低电压时,风机与电网继续保持连接的能力。

三、对电力系统稳定性的影响

( 一) 对稳态电压分布的影响。接入点的稳态电压上升是稳态状况下风电并网的一个显著特征。并入电网大多是大规模分布式发电状况,当注入电网的功率比接入电网的整体负荷功率小,由于线路上的电阻而损失的功率就会减小,这样电压就会升高,总的来说风力发电接入电网对系统的稳态电压分布状态有改善作用,由于风力发电机的类型不同、接入电网位置不同、风电场的容量的不同其改善作用存在差别,如果使用不当会导致电压不稳。

来源:产业与科技论坛
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