分岔理论在风电系统电压稳定分析中的应用

随着风力发电技术的不断发展,风电并网对系统的影响范围逐渐扩大。无论风电装机容量大小、采用何种风电机技术,由于风能的随机性和不确定性、异步电机的无功特性、电压控制和措施的缺乏等,风电的接入会改变系统原有的潮流分布、线路传输功率等,对接入地区电网的电压稳定性带来不同程度的影响。由于电压稳定通常被认为是系统负荷能力问题,负荷模型是电力系统中对电压稳定影响较大的主要动态元件,运用分岔理论分析了系统分别在5种静、动态负荷模型下的发电机功角随负荷无功发生的分岔过程。仿真结果表明,负荷模型的选择对系统失稳的方式产生影响,采用合适的负荷模型对系统动态稳定分析具有一定的意义。因而应计及负荷的动态作用建立动态模型,选用适合动态分析的分析方法,对风电场接入系统进行动态仿真。 目前分岔分析多局限于单参数分岔,而系统的稳定性是由诸多独立参数相互作用呈现出的复杂动态特性,仅考虑某一个控制参数的作用会掩盖电压失稳的机理。在风电系统中,风电场注入功率和无功负荷作为两种重要参数对电压稳定的影响并不能完全解耦,综合考虑选取注入功率和无功负荷为分岔参数进行双分岔参数分析,与分别选取注入功率和无功负荷为分岔参数进行的单参数分岔分析相比较,能更清晰的得到各参数对动态电压稳定带来的影响程度。为得到风电系统中风电场注入功率和负荷节点无功功率两参数分别及综合对动态电压稳定的影响,针对典型的电力系统,采用异步机风电场和双馈机风电场形式,加入动态的负荷模型对两种风电系统模型进行了单参数和双参数分岔分析。分析过程表明,双参数分岔分析相对单参数分岔分析更能揭示系统参数对电压稳定的影响情况。分析结果表明,同一系统结构和参数下,两种风电系统均当注入功率持续增大时,无功负荷过重会极大降低系统的稳定裕度;当注入功率保持恒定时,无功负荷的变化不影响系统稳定;通过风电场注入功率与无功负荷的协调运作,避开注入功率持续增大时无功负荷重载情况,系统可运行到效率最高;双馈电机风电系统稳定性高于异步电机风电系统,且双馈电机风电系统能得到更准确的系统稳定裕度。