含风电场电网的无功电压运行与规划研究

风电作为目前众多新能源发电中开发技术最成熟同时又是最具商业价值的发电形式，在生产和研究中受到了广泛的关注。尽管近年来全球经济发展总体呈现低迷，风电产业仍然保持了较好地发展态势。然而，风电并网运行可能为电网运行带来诸多难题，主要包括电能质量劣化，电压稳定性下降，供电可靠性降低，调度决策困难等。鉴于风电并网特别是未来风电的大规模并网将很可能对电网产生巨大的影响，研究风电并网对电网的影响规律，开发含风电场电网的电压控制方法将有助于未来电网的经安全济运行，具有非常重要的意义。本文是国家863计划（2012AA050201）的资助下完成的，着重研究风电并网对电网电压的影响规律以及含风电场电网的电压控制方法和无功补偿规划方法。 在无功补偿规划方面，本文首先综述了国内外风电场无功运行方式的要求，其次提出风电场极端出力方式和含风电场电网运行方式的的组合运行方式选取方法，最后基于组合运行方式进行无功优化规划。文章通过采用该方法对含多风电场的广东省湛江电网进行2015年的无功优化规划，在规划过程中同时考虑电容器和电抗器在多点补偿，优化规划采用遗传算法进行求解。通过无功优化规划，使得湛江电网能够在多种运行方式下满足2015年多风电场接入情况下的调压要求。 在电网无功电压控制方面，由于风电功率具有明显的波动性，使得风电场出力难以做到准确预测，在电压控制上存在很大困难。同时，风电功率的不确定性对基于确定性潮流计算的运行方式制定和电压调控等也产生了较大的影响。本文提出一种含风电场电网的无功优化模型，用以应对风电功率不确定性对电压控制的影响。首先，由风速的概率分布和变速恒频风机的功率方程推导出风机有功出力的概率分布。然后，联合风电出力变化与电压变化的关系提出电压越限概率指标及其表达式。最后，基于电压越限概率建立无功优化模型。以国内某电网为例，分别应用传统无功优化模型和本文提出的模型进行无功优化，并对比其优劣性。结果表明，本文所提无功优化模型不仅能够有效地控制电压，还能降低风电接入下节点电压发生越限的概率。