与风电并网相关的研究课题

风力发电环境友好、技术成熟、可靠性高、成本低且规模效益显著，是发展最快的新型能源。很多与大型风电场并网运行有关的技术课题亟待解决，例如，大型风电场并网会改变系统原有的潮流及网损的分布，对电网的规划提出了新的要求；可能给配电网带来电能质量问题，如谐波污染、电压波动及闪变；对系统的功角、频率以及电压稳定性产生不利影响；风电具有很强的随机性，需要研究能够考虑风电特点的发电和运行计划方法；重新评估系统的发电可靠性，分析风电的容量可信度；研究新的无功调度及电压控制策略等。感应发电机因为结构简单、并网方便，一度成为风力发电机组的首选，很多研究也是基于这样一个事实。随着电力电子元件的性价比不断提高，采用同步电机、双馈电机等新型发电机组是大势所趋，风电场可以像常规机组一样，承担电压及无功控制的任务，出现了许多新的富有挑战性的研究课题。风力发电作为电力系统中一个崭新的领域，正吸引越来越多的研究机构和人员从事风电并网技术的研究和咨询工作。     

静止动态无功补偿器（SVC）在风电场的应用

介绍了大型风力发电系统的并网特性．利用静止动态无功补偿器（SVC）改善风电场的电压稳定性,降低电压波动。提高功率因数。研究大型风力发电系统的无功功率优化,提高风电场的并网容量,改善风电场运行性能,保证风电场的并网质量。     

考虑风电场影响的电力系统支路脆弱性评估

风力发电的随机性及异步发电机组运行需要无功支持等显著的风电并网特点,都会对电力系统的脆弱性产生影响。首先搭建风电场模型,其次由支路功率与节点电压建立支路静态能量函数模型,结合电气介数加权,提出一组新的支路脆弱性评估指标,该组指标能够综合反映支路运行状态和结构重要性,克服了传统方法不能两者兼顾的不足。通过对样本系统接入风电场前后、以及不同风速和不同接入点条件下的电网进行算例仿真分析,全面评估了风电并网运行对系统脆弱性的影响。     

大规模风电汇集系统无功电压管控机制及关键技术研究

随着我国风电的快速发展及大规模集中接入,大规模风电汇集系统的无功电压控制能力日趋成为制约风电消纳能力的关键因素。文章依托我国某千万千瓦级风电基地,提出了大规模风电汇集系统无功电压管控机制,围绕风电前期规划、设备并网检测、风电运行监测这3个环节深入开展大规模风电汇集系统无功补偿配置方法、风电场动态无功补偿装置并网检测技术、基于WAMS数据的风电汇集系统无功电压监控评价方法及评价系统开发等关键技术研究,以全面提升大规模风电汇集系统安全运行水平,提高风电集中送出及消纳能力。     

海上风电场运用柔性直流方式并网的无功控制研究

海上风电已成为我国沿海地区风电发展的趋势,为提高发电效率,海上风电场单机容量不断增大,风电场离岸距离从近海逐步向50 km外的深海拓展。由于大部分深海风电场采用柔性直流方式(VSC-HVDC)集中并网,电压管理与无功控制必须从电网、电源两方面着手,增强风电场、电网调压灵活性。本文针对柔性直流接入的大型海上风电场的无功规划及其控制策略开展研究。在不同接入容量的海上风电场群中通过采用推荐的无功控制方案,可以有效地改善风电集中区域电压运行质量,提高电网电压稳定水平,减少风电由于电压波动导致的大规模脱网的发生。     

电网故障下直驱永磁风力发电机的无功功率控制策略

直驱永磁同步风力发电系统（Directly driven wind turbine with Permanent Magnet Synchronous Generators, D-PMSG）因具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点已经逐渐成为风力发电的主流机型。随着风电场规模的逐渐增大,风力机的低电压穿越能力（Low Voltage Ride Through, LVRT）已经成为大型风电场并网的必备条件。文中针对电网故障下直驱永磁风力发电机的无功功率出力问题,采用在电网故障阶段并联备用变频器以及无功优先的控制方法,在电压跌落期间充分利用变频器的无功产生能力, 使风力发电系统在故障期间迅速增加无功功率的输出,提升机端电压,帮助电网电压恢复,从而增强了直驱永磁同步风力机的低电压穿越能力。     

大型风电场并网技术方案 访中国能源建设集团甘肃省电力设计院郑海涛总工程师

大规模分布式电源,特别是大型风电场并网对电网的分布式电源承载能力提出了挑战。大型风电场并网技术的选择直接影响电网的安全稳定运行及风电企业的经济效益。我国适宜于建立大型风电和光伏基地的地区多为西北偏远地区,近几年新能源的异军突起给拥有得天独厚风、光资源的甘肃省提供了快速发展的契机,风力发电和光伏发电装机有了突飞猛进的发展。     

配电系统中的风力发电(英文)

近年来,随着风力发电的迅速增长,大量风力发电机组/风电场已安装、投运并接入电力系统。相对大型集中式风电场接入输电网,众多分布式风力发电机组/风电场作为分布式发电单元安装在配电系统中。本文主要讨论了风电机组接入配电系统的相关问题。首先简要介绍了风力发电系统,其次描述了分布式风力发电系统的基本特征和技术特点,并研究了风电机组/风电场接入配电系统的主要的技术要求,提出并分析了可能的出现的问题和解决方案。     

风力发电并网对电网的影响

智能电网建设中的一个重要方面是解决以风能为代表的可再生能源发电的接入问题。风力发电逐渐以大型风电场的形式并入电网,给电网带来各种影响。由于风力发电具有动态和随机的特性,它给电网运行的电力电量平衡、调峰调频及备用、电压及无功控制、潮流及稳定性、电能质量和二次系统等方面带来影响。由于电网常规设计和运行中未特别考虑风电接入的影响,因此为了适应风电接入并满足原有的电网运行标准,需要对电网的运行控制进行一些相应的调整。研究风电接入对电网运行的影响及相应措施,对于更好利用风力发电有重要的意义。     

江苏海上风电接入系统若干问题探讨

结合江苏近阶段开发建设的海上风电场项目,介绍了海上风电接入系统并网的电压等级、并网回路数的选择原则,讨论了长距离海缆并网的大型海上风电场输电系统的无功平衡、内部过电压限制措施,并通过工程实例,探讨了一种解决大型海上风电场接入系统后引起电网电压波动的无功补偿配置容量计算原则及方法。     

风电接入对地区电网暂态电压稳定性的影响

随着风电迅速发展,风电场规模和单机容量越来越大,风电对接入的电网的影响不容忽视。而风资源丰富的地区大多电网不够强壮,加之风电自身故有的无功特性(吸收或者不发无功),风电接入对电网电压稳定性的影响显得尤为突出。对基于普通异步发电机的恒速风电机组构成的风电场与基于双馈感应发电机的变速恒频风电机组构成的风电场接入电网后的暂态电压稳定性,通过电力系统仿真软件DigSILENT并结合实际电网进行分析,给出风电场不同出力情况下的故障极限切除时间。关于静止无功补偿装置(SVC)和静止同步补偿器(STATCOM)对异步机风电场暂态电压稳定性的改善也进行了研究。     

计及动态无功控制影响的大规模风电汇集地区电压稳定性分析

为了进一步分析大规模风电汇集地区电压稳定性,提出应考虑风电场动态无功控制的影响。基于电压-无功灵敏度法解释了动态无功补偿装置的恒无功控制方式所带来的汇集地区电压上升问题。利用小扰动稳定法,分析出采用高压侧恒电压控制的风电场内动态无功补偿装置之间存在很强的相互作用,并会引起不稳定的电压振荡。以华北某风电汇集地区为例,在PSS/E中比较分析区内所有风电场内动态无功补偿装置分别采用恒无功、高压侧恒电压和低压侧恒电压三种控制方式时受到小扰动后的电压变化。仿真结果验证了分析结论,表明在研究风电汇集地区电压稳定性问题上,考虑风电场的动态无功控制影响是必要的。     

计及功率平衡含风电的发电系统可靠性评估

建立了风电场可靠性评估模型,研究了无功功率对含风电场的发电系统可靠性评估的影响,介绍了有功功率短缺、无功功率短缺和电压越限对电力系统可靠性的影响,利用故障重数截止法对系统状态进行筛选,采用三级切负荷策略分别从有功功率和无功功率2方面分析其可靠性问题。根据第三级切负荷策略可确定最佳无功补偿位置,应用就地无功补偿代替负荷切除可有效解决电压越限问题。研究了基于风电功率调整的最大消纳能力情况下的系统可靠性问题,确定了风电接入对系统可靠性的最大贡献。最后以某地区220 kV系统为算例,验证了所提策略的有效性。     

考虑风功率分布规律的风电场无功补偿容量优化决策

双馈型风电机组的无功调节范围随其有功功率输出变化而存在波动性,极端条件下,又有其不可调节性,由此必然降低其对自身电压水平支撑的持续性。为此,在依据功率估算数据对风电场输出功率分布特性进行统计分析的基础上,提出考虑风功率分布特性的风电场无功补偿容量优化决策方法。该方法在充分计及双馈感应发电机无功调节能力与风功率分布特性的前提下,以无功补偿的投资成本与运行成本最小化为目标,构建无功补偿容量优化计算模型。该研究可使双馈型风电场的无功补偿决策更具针对性,并以最小代价实现该类风电场连续、无缝的无功电压调节。应用改进粒子群优化算法对所构建算例系统进行求解,分析结果表明了该研究的有效性。     

Impact of Wind Integration on Transient Voltage Stability in Regional Grid

With the increasing development of wind power,the scale of wind farms and unit capacity of wind turbines are getting larger and larger,and the impact of wind integration on power systems cannot be igno...     

风电场接入地区电网的电压问题分析

风电场的有功功率具有间歇性和波动性,而无功功率则取决于风电场所使用的风电机组类型及其控制系统。大规模风电场接入地区电网后,将对电网的无功和电压控制带来一定的影响,研究风电场对电网无功/电压问题的影响十分重要。以多个风电场接入某地区电网为例,通过潮流计算分析了风电场引起的电压问题,给出了关键节点电压随风电场有功变化的P-V曲线。针对风电场引起的电网无功/电压控制问题,提出了无功补偿方案。结果表明:风电场升压站位置对无功补偿方案的影响不容忽视;在分析风电场接入地区电网引起的电压问题时,应考虑多个风电场之间的相互影响;系统无功补偿设计方案,应满足风电场不同出力状态下的要求。     

风电场接入电力系统研究的新进展

近年来，由于国家政策的促进，我国风资源丰富地区的风电穿透功率迅速增长。截至2006年底，我国的风电总装机容量达到2 589 MW，年增长率高达105.5%。由于装机容量较大的风电场一般接入220 kV输电网，风电场接入后对电网的影响范围更大了。在中国，风资源丰富地区一般都远离负荷中心，电网结构也比较弱，因此，大规模风电接入电网后出现了输电线路过载、电压水平降低、系统暂态稳定性改变等问题。另外，电力系统的调度和运行也受到风电间歇性的影响，需要电力系统备用来补偿风电的波动。本文主要研究风电场接入对电网带来的各方面影响，阐述了风电场接入电力系统研究的新进展、研究方法及相关结论，最后给出了解决相关问题的技术方案。     

计及风力发电的配电网电压稳定性评估框架研究

把风电场功率圆的稳定性作为评估配电网稳定性的依据之一,计算功率圆的电压稳定性、电网架构安全性和用户用电的可靠性等指标,最后提出配电网的安全性综合指标。分三种情况对电压稳定性进行评估：风电场并入网络时,计算流进负荷点的冲击电流,得到电压波动情况,评估网络电压稳定性;风电场切出网络时,计算负荷点失去电压支撑的大小得到电压跌落情况,评估网络电压稳定性;风电场间歇输出功率时,考虑风电场改变配电网的功率潮流,重新构造电网电压稳定指标,根据风电场的有功和无功判断系统电压稳定性。最后以IEEE123节点系统为例,验证了所提计及风力发电的配电网电压稳定评估框架的有效性。     

含风电接入的省地双向互动协调无功电压控制

为应对规模化风电接入对电网无功电压运行和控制的影响,结合现场实际,提出并实现了一种跨电压等级风电汇集区域风电场与传统电厂的无功电压协调控制方法。在控制中心内,研究并提出计及风功率波动和电网N-1安全约束的敏捷电压控制方法,该方法通过控制周期和控制模型的自适应调整,充分挖掘省调直控风电场的无功电压调节能力,抑制风电波动对电网电压的影响,保留足够的传统发电机动态无功储备。在控制中心间,研究并提出计及风电场调节能力的省地双向互动协调控制方法,通过地区电网内风电场与地调直控变电站的协调控制,发挥地调直控风电场的调节能力,减少地调直控变电站的电容电抗器动作次数,通过省地双向互动协调,协调省地双方无功调节资源,支撑末端地区电网电压,提高电网整体运行的安全性和经济性。所研发的实际控制系统已在江苏电网应用,仿真运行和实际闭环结果证明了该方法的有效性。     

多风区接入对系统小干扰稳定性影响分析

随着国家对风资源的大力开发利用,大量的风电场需要接入电网.风电场接入电压等级也从最初的配电网发展到高电压等级的输电网,风力发电对电力系统稳定性的影响越来越大,其中风电对系统的小干扰稳定性不容忽视.各风区之间通过主网互联,导致风力发电对系统稳定性的影响不仅仅是单个风场.还包括该风区多个风电场以及整个电网多风区风电场的影响.通过对单风区多风电场以及多风区多个风电场出力变化的分析研究,表明风电场对系统小干扰稳定性影响情况主要表现为系统的振动模式及振动特性.运用PSASP程序对中国新疆地区的典型电网仿真,验证了研究结论.分析结果对风电接入、风场运营和电网规划具有重要的参考价值.