风电场的接入对电力系统电压稳定性的影响研究

全球能源危机、环境恶化等问题日益突显，世界各国纷纷寻求可持续发展道路。随着风电机组单机容量的逐渐增加和风电并网规模的不断扩大，风能正逐渐取代常规能源成为我国电力系统中的重要电源之一。风电穿透功率的不断增加，将严重威胁系统的安全稳定运行。因此，本文针对大型风电场接入系统后的电压稳定性问题进行深入的研究。 论文首先分析课题的研究背景及意义，介绍国内外风电的发展历程与前景并对风电的研究现状与发展趋势进行概述，指出当今风电研究的热点问题以及今后的研究方向，然后建立风力发电系统各部分的数学模型，在此基础上分别对普通异步风电机组、双馈式异步风电机组等典型风电机组的工作原理和运行特性进行比较分析。 通过实际的算例系统，详细分析风电并入电网后对系统的无功、电压及网损的影响，证明当风电穿透功率增加到一定程度时，系统可能会出现电压失稳或电压崩溃现象。因此，论文提出在风电场装机容量不变时，将风电机组通过多个并网点分散接入到系统中，通过和集中接入方案比较分析发现，分散接入方式下系统电压随风电出力变化较小。接着利用一种静态电压稳定性指标对不同接入方案进行评价，结果表明分散接入方案有助于延缓系统电压失稳现象的发生，从而验证分散接入方案的优越性。 最后利用Matlab/Simulink仿真平台搭建风电接入系统模型，通过设置风速模块、故障模块来模拟风电场运行过程中受到的大扰动，同时监测风电场的地区及系统的电压变化情况。结果表明大容量风电场在受到较大风速或较长时间故障扰动时，风电场地区容易发生电压崩溃现象，严重降低系统暂态电压稳定性。对改善后的风电场进行仿真，分析表明将无功补偿装置和双馈式风电机组引入到风电场，能够及时地向风电场地区提供无功电压支持，从而避免电压崩溃现象的发生，提高系统的暂态稳定性。研究结果对今后更大规模的风电并网具有一定的参考价值。