随着并网风电场容量和规模的扩大,其对常规电力系统的影响也越来越明显。风电并网对电力系统的影响已成为电力系统稳定性研究的一个重要领域。为了揭示含风电场电力系统电压稳定性的机理以及由于风电注入引起系统电压稳定性和解的结构变化过程,本文在风电场静态和动态数学模型的基础上,应用电压稳定性理论和分岔理论对含风电场(由恒速恒频机组构成)的电力系统电压稳定性进行了研究。论文的主要研究内容及结论有:
1)、在风力发电机π型等值电路的基础上,利用加权求和法建立风电场的等值机模型,计及风电场异步发电机静态功率电压特性和功率增长规律,结合连续潮流算法和直接法的基本原理确定含风电电力系统的连续潮流算法和直接算法。连续潮流算法能够大范围追踪系统的平衡解流形,提供电压稳定性的详细信息,直接算法能够快速准确地确定系统鞍结分岔点。
2)、以风电场的等值机模型并入多机电力系统为研究对象,采用连续潮流算法和直接算法相结合,对多机电力系统静态电压稳定性进行研究。仿真研究表明:风电机械功率的注入引起无功需求的增加。这种增加需要发电机节点和平衡节点提供强有力的无功支持;机端并联电容器组所提供的无功补偿能显著提升等值机低压侧和风电场并网点电压水平,提高了功率注入极限;同时,无功补偿提高了鞍结分岔点的电压水平,延缓了鞍结分岔的发生。
3)、应用模态分析技术对含风电电力系统电压稳定性进行分析,揭示了导致含风电场的电力系统电压失稳的机理,为风电场并网点的选择及系统无功备用提供了理论依据。
4)、建立了适合于风电系统分析的电容动态补偿的数学模型。以风力发电机和电容补偿动态模型为基础,对含风电的简单电力系统进行了分岔分析,在扩展潮流方程的可行解域能够追踪到鞍结分岔和动分岔(Hopf分岔),并且具有较高的计算精度。
