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近年来,由于能源危机及对环境问题的重视,风力发电得到了越来越广泛的发展。随着并网风电场容量越来越大,电网中风力发电的比例也不断增加,风电场并网运行所带来的问题开始逐渐暴露出来。为了准确评估风电场并网对现有电力系统稳态运行性能的影响,以及合理地规划风电场接入系统的位置及容量,必须寻求适用于含风电场电力系统的潮流计算方法。
目前,含风电场的电力系统潮流计算分为确定性潮流计算和随机潮流计算。所谓确定性潮流计算,是指在给定的某一风速下,根据系统各节点注入功率,计算系统的各状态变量,由于风速的不确定性,风电场输出功率也不确定,确定性潮流计算计算量大且不能反映系统全面的状况;而随机潮流计算则能够在整体上把握并网风电场对电力系统的影响,它运用概率统计学方法,由注入功率随机变量的分布,求解节点电压随机变量的分布,并得出节点电压越限的概率。
本文主要工作如下:
1、介绍风力发电的基本原理,及异步风力发电机、变速恒频双馈式风力发电机、同步风力发电机的工作原理及其特件。
2、介绍基于半不变量法及Gram-Chalier级数展开式的电力系统随机潮流计算方法。
3、由于风电机组吸收或发出的无功功率与其机端电压U、滑差s密切相关,因此,在含风电场的电力系统确定性潮流计算中,不能将风电场节点简单处理为功率恒定的PQ节点,而是根据不同型式的风电机组的工作原理,引入风电机组内部等值电路迭代方法。目前含异步风电场的电力系统确定性潮流计算主要有:基于异步风电机组内部等值电路的PQ迭代法、RX迭代法、及联合迭代法;含双馈风电场的电力系统确定性潮流计算主要有基于双馈式风电机组恒功率因数运行方式迭代法和恒电压运行方式迭代法。本文对以上方法进行总结,并对由异步风电机组和双馈式风电机组构成的含风电场的算例系统分别进行仿真计算。
4、总结含风电场的电力系统随机潮流计算方法中,风电场节点的处理方法。建立风电场的随机分析模型。对一含异步风电场的电力系统以及一含异步风电机组的配电系统分别进行算例分析,得到系统节点电压越限概率与其距风电场节点及平衡节点或PV节点的电气距离之间的关系。
5、本文在总结以前各种含风电场的电力系统潮流计算方法的基础上,提出改进型随机潮流算法。即,在计算系统的基准运行点时,针对不同型式的风电机组,引入其内部等值电路迭代计算,使计算出的基准运行状态量更加准确,从而提高随机潮流计算结果的准确性。对不同型式的风电场的算例分析表明,该改进型随机潮流算法具有一定的实际意义。