风电接入对电网稳定影响分析及提高风电消纳能力研究

近年来,随着特高压交直流输电工程的快速发展突破,电网优化配置能力进一步提升,为新能源大规模并网提供了良好的外送通道。但是受风电出力强间歇性、风电机组转动惯性弱等问题的影响,高占比风电渗透水平下的电网稳定性水平进一步削弱,具体表现在直流双极闭锁故障下近区风机抗过压过频运行能力不足等方面。针对此问题,本文重点开展风电场大规模接入对电网稳定运行影响分析,在此基础上研究提高风电消纳能力的一些可行化措施与建议,力求为指导风电有序并网提供思路。本文首先通过对东北地区常用的双馈式风电发电机组类型的动态数学模型和控制策略进行建模分析,主要包括风速建模、风电机组建模和风电最大功率跟踪策略实现三部分,同时基于电力系统综合仿真程序PSASP搭建风电机组并网仿真模型,分析单个和多类型的风电机组对应的有功出力的变化特征;其次对含有大容量风电联网的某地区实际电网的稳定问题进行对应的仿真分析计算,分析对应该容量水平下的风电联网后对地区电网的稳定性影响;最后对地区风电的有功出力的变化规律进行统计分析,建立基于最大化风电联入电网水平的目标函数,并基于线性规划方法进行问题求解,预测2020年该地区对风电接纳水平的能力,并提出相应积极接纳风电源的潜在的可行性和可操作性建议。仿真结果表明:根据地区风电联网水平的持续变多,系统电压和频率稳定性能不断下降,通过系统稳定性运行极限要求计算出的风电接纳极限容量符合实际电网运行情况,另外在风电大规模集中送出地区,随着风电容量的增加,外送通道热稳和暂稳问题突出,为保证系统电压稳定,各类风电场本身无功配置容量应不少于风电场本身装机容量的30%,同时为躲避各种短路故障下系统瞬间低电压运行的风险,要求各类风电场均具备低电压穿越能力。