【摘 要】
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随着能源供给侧结构性改革的进一步深化,高比例风电并网运行是未来电力系统发展的必然趋势。风电出力波动性强,机组耐压能力不足,高比例替换传统电源后将降低系统动态无功支撑能力,严重威胁电力系统运行的安全稳定。因此,含风电电力系统的电压稳定问题已成为影响风电高比例接入的关键因素,高比例风电接入下的风电场无功电压控制策略有待进一步探究。本文具体工作如下:（1）考虑静态电压稳定约束的电网风电最大渗透率评估方法
【基金项目】
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国家重点研发计划项目（2018YFB0904500）“互联大电网高性能分析和态势感知技术”； 国家电网公司总部科技项目“高比例电力电子型电源接入对电力系统稳定性影响机理及控制措施研究”；
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随着能源供给侧结构性改革的进一步深化,高比例风电并网运行是未来电力系统发展的必然趋势。风电出力波动性强,机组耐压能力不足,高比例替换传统电源后将降低系统动态无功支撑能力,严重威胁电力系统运行的安全稳定。因此,含风电电力系统的电压稳定问题已成为影响风电高比例接入的关键因素,高比例风电接入下的风电场无功电压控制策略有待进一步探究。本文具体工作如下:（1）考虑静态电压稳定约束的电网风电最大渗透率评估方法。首先以永磁直驱风电机组为例,分析其数学模型和运行特性;然后结合PV曲线法,推导风电并网点静态电压解析表达式,分析风电并网点静态电压稳定性的影响机理;接着利用时域仿真法研究风电渗透率、故障时间、故障位置等因素对风电并网点暂态电压稳定性的影响机制;最后根据基于PQ曲线的静态电压稳定裕度指标,结合静态电压影响机理研究,提出了考虑静态电压稳定约束的电网风电最大渗透率评估方法,为区域风电的规划及最大消纳提供依据。（2）考虑无功充裕性和电压均衡性的风电场无功电压控制策略。首先基于风机的数学模型和运行特性,推导了全风况下风机最大无功调节容量即无功充裕性的表达式,以研究尾流效应对风电场无功充裕性的影响;然后基于风电场放射式拓扑结构等值模型,解析表达了风电场的并网点电压和机端电压,分析影响并网点电压稳定性和机端电压均衡性的关键因素;最后提出自适应增益的风电场无功电压控制策略,综合考虑场内每台风机的输入风速和距离并网点的电气距离后,对并网点电压和机端电压进行调控,从而在支撑并网点电压的同时,维持场内机端电压的均衡,以提高风电并网的电压友好性。（3）基于戴维南等值解析法的含风电电力系统电压稳定性分析。首先计及风电的有功、电压控制能力,分析了基于注入电流源等效的风电并网等值模型;然后将风电并网后的系统节点类型进行分类,基于戴维南等值基本模型,提出含风电电力系统的戴维南等值解析模型,按照两种等值方式推导了戴维南等值参数的解析表达,理论研究风电接入对戴维南等值参数的作用机制;最后利用戴维南等值阻抗解析值计算基于阻抗模比值的电压稳定性判据,制定出不同的负荷增长倍数和风电渗透率下判断系统等值节点电压稳定性的流程,从而准确地评估含高比例风电电力系统的电压稳定性。
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