风力发电机组对电网稳定性影响的研究

随着低碳经济的发展，风力发电这种清洁、无污染的发电模式在电力系统中所占的比例也将日益扩大。但是，风能资源的波动性与随机性等特点以及风电机组与传统同步发电机组的差异，都会对电力系统的稳定性产生重要的影响。因此，对不同类型风电机组并网后电力系统的稳定性研究是十分必要且有意义的。本文利用计算机仿真平台，针对恒速异步风电机组，双馈变速风电机组以及直驱同步风电机组等三种类型风电机组并网后对电力系统暂态稳定性与小干扰稳定性产生的影响展开研究工作。 研究的主要内容为应用基于MATLAB的电力系统分析软件PSAT来进行风电机组并网的稳定性分析，找出三种类型风电机组对系统影响的差异。主要工作及结论集中在如下三个方面。 首先，研究了风电机组接入电网对系统原有的低频振荡模式及其特性的影响。通过分析含强耦合系统的两区域系统算例，得到三种风电机组分别替换同步机组接入电网，会增加与风电场强相关的阻尼特性较好的振荡模式的结论。 为了进一步分析其对系统阻尼特性的影响，引入了风电穿透功率增加对小干扰稳定影响的两区域算例，得到风电机组在系统中容量的提高，对系统原有的同步机组区间或局部振荡模式改变不大，而振荡特性有所变化，恒速机组系统穿透功率的提高有助于改善其振荡特性，双馈机组穿透功率的增加会减弱新增局部振荡模式的阻尼，直驱机组穿透功率增加能提高区域内发生的与风电机组相关的局部振荡的阻尼等结论。 其次，根据已有的风电机组数学模型，针对影响恒速机组动态稳定性的因素展开讨论，分别分析了轴系过程以及发电机组参数的改变对恒速机组暂态稳定性的影响，得到了提高轴刚度系数Ks，转子电阻Rr，减小定子电抗Xs，转子电抗Xr等一些改善机组动态稳定性的方法。 最后，验证了风电机组等值表示在PSAT中的有效性。基于一个含风机的39节点网络仿真算例，重点对比恒速异步，双馈变速，直驱同步等三种风力发电机接入系统对电网暂态稳定性的不同影响，得出了与风电机组电气联系紧密的同步机组稳定性对恒速机组的稳定性关联影响最大。直驱机组系统与双馈机组系统的暂态稳定性要好于恒速机组系统的结论。