风电引起的电压波动和闪变研究

由于风速和风向具有随机变化的固有特性,而风电机组的功率输出与风速的三次方成正比,并且与环境因素以及风电机组的固有特性密切相关,因此风电机组的功率输出是不稳定的。这种不稳定的功率注入电网,将对电网的电能质量造成影响,引起电压波动和闪变问题。本文对风电机组并网运行引起电压波动和闪变的模型进行了研究,并研究了风电引起的电压波动估算方法以及闪变测试方法。主要研究内容包括: (1)建立了考虑塔影效应和风剪切作用后的等效风速模型,并且对叶片重力偏差造成的风电机组转矩波动进行了理论分析。结合实际风电机组参数进行仿真,指出了不同因素作用下风电机组输出功率周期性波动的特征规律。 (2)对风电机组的动态建模问题进行研究,建立了含电网参数的风电机组动态模型,可用于估算风电场运行引起的电压波动。 (3)研究了含风电场的全电网电压计算方法,提出一种根据风电场输出电流计算全电网电压波动的分析方法,称之为“定幅值工频电流源等效法”。这种方法的优点在于电流的波动波形可以有多种形式,只要能够分解就可以在实际分析中加以应用。 (4)对时变动态相量理论在解决风电引起的电压波动问题中的应用进行了研究,建立了线路参数的时变动态相量模型,并用含风电场的电网进行了仿真计算。本文所建立的时变动态相量模型,不但可以计算风电机组连续运行情况下的节点电压波动,而且还可以计算风电机组切换引起的电压暂态过程。 (5)用增加校正环节的方法,提高了根据IEC 闪变仪框图设计的闪变测试系统模型用于测试风电引起的闪变时的精度,使之能够适用于风电并网运行引起的闪变测试分析。此外,本文还对闪变的离散化算法在风电引起的闪变测试中的应用进行了研究,建立了离散化算法模型。