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风电并网对电网影响浅析

2012-05-15 16:52
空白小盒子
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  动态分析过程,一般采用仿真的方法,要考虑异步发动机、双馈异步发动机等不同发电机的模型以及风速、风机、桨距调节等环节,用仿真程序PSS/E、PSCAD、PSASP等进行分析,分析的关键是各种风力发电机模型的选用。

  分析风电并网对电网影响,还需考虑风电场无功问题。风电场无功消耗包括:异步发动机消耗;风机出口出口升压变压器;风电场升压站主变压器消耗等,如有必要,可采用动态电压控制设备。

  目前风电的容量可信度常用的有两种评价方法:一种是计算含风电系统的可靠性指标,在保证系统可靠性不变的前提下,风电能够替代的常规发电机组容量即为其容量可信度,这种方法适合于系统的规划阶段;一种方法是时间序列仿真,选择合适的时间段作为研究对象,通过计算风电场的容量系数(风电场实际出力与理论发电量的比值)来估算容量可信度,在负荷高峰时段,可以认为容量系数等于容量可信度,该方法适用于为系统的运行提供决策支持。

  3、风电并网对电网影响

  通过上述分析方法,风电并网对电网影响主要表现为以下几方面:

  3.1电压闪变

  风力发电机组大多采用软并网方式,但是在启动时仍然会产生较大的冲击电流。当风速超过切出风速时,风机会从额定出力状态自动退出运行。如果整个风电场所有风机几乎同时动作,这种冲击对配电网的影响十分明显。不但如此,风速的变化和风机的塔影效应都会导致风机出力的波动,而其波动正好处在能够产生电压闪变的频率范围之内(低于25Hz),因此,风机在正常运行时也会给电网带来闪变问题,影响电能质量。已有的研究成果表明,闪变对并网点的短路电流水平和电网的阻抗比(也有说是阻抗角)十分敏感。

  3.2谐波污染

  风电给系统带来谐波的途径主要有两种:一种是风力发电机本身配备的电力电子装置,可能带来谐波问题。对于直接和电网相连的恒速风力发电机,软启动阶段要通过电力电子装置与电网相连,因此会产生一定的谐波,不过因为过程很短,发生的次数也不多,通常可以忽略。但是对于变速风力发电机则不然,因为变速风力发电机通过整流和逆变装置接入系统,如果电力电子装置的切换频率恰好在产生谐波的范围内,则会产生很严重的谐波问题,不过随着电力电子器件的不断改进,这一问题也在逐步得到解决。另一种是风力发电机的并联补偿电容器可能和线路电抗发生谐振,在实际运行中,曾经观测到在风电场出口变压器的低压侧产生大量谐波的现象。与电压闪变问题相比,风电并网带来的谐波问题不是很严重。

  3.3电压稳定性

  大型风电场及其周围地区,常常会有电压波动大的情况。主要是因为以下三种情况。风力发电机组启动时仍然会产生较大的冲击电流。单台风力发电机组并网对电网电压的冲击相对较小,但并网过程至少持续一段时间后(约为几十秒)才基本消失,多台风力发电机组同时直接并网会造成电网电压骤降。因此多台风力发电机组的并网需分组进行,且要有一定的间隔时间。当风速超过切出风速或发生故障时,风力发电机会从额定出力状态自动退出并网状态,风力发电机组的脱网会产生电网电压的突降,而机端较多的电容补偿由于抬高了脱网前风电场的运行电压,从而引起了更大的电网电压的下降。

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