并网风电场对电力系统电压稳定性影响的研究

风力发电作为可再生能源中一种重要的利用形式,是目前技术最成熟,最具规模开发的发电形式。由于风资源的大规模开发、单一风电场装机容量的增加,导致风力发电在电网中所占比例越来越大。风电的大量接入改变了电网中原有的潮流分布,而且风速的随机性和间歇性导致风力机输出功率不稳定,风电场输出功率的波动性会对电网电压造成严重影响。因此,深入研究并网风电场对地区电网电压稳定性的影响,对开发和规划风电场都具有重要的现实意义。本文主要研究风电场并网运行时的电压稳定性问题,主要内容包括以下几个方面: 首先,文章阐述了国内外风力发电的发展和现状,分析了风力发电的类型和特点以及风电场并网的相关问题,对基于普通异步发电机和双馈式发电机的结构和工作原理进行了分析,并建立了风速模型、风电机组和风电场的数学模型。风电机组的数学模型包括空气动力学模型、机械传动装置模型、桨距角控制器模型和两种风力发电机模型。 其次,对计及风电场的电力系统潮流计算方法进行了研究论证,并提出了风电场节点在潮流计算中的改进处理方法,结合常规潮流计算的基本原理确定包含风电场的电力系统潮流计算方法,为研究风电场稳定性运行提供了前提条件。 最后,采用PSCAD对一个案例进行仿真分析,建立风电机组模型和SVC模型,在发生三相短路故障时,对普通异步电动机组的暂态电压稳定进行了分析,并结合动态无功补偿设备SVC提高电压稳定性,在基于双馈感应电机的风电场进行仿真实验时,提出了转子侧变频器的暂态电压控制改善双馈机组电压稳定性。又从静态稳定角度分析了影响风电场电压稳定的各种因素。