考虑海底电缆充电功率的风电场出力特性

考虑连接风电场的海底电缆的充电功率较大,易引起母线电压偏高的问题,本文指出了风电场存在一个出力下限。分析计算了不同无功补偿方式下,补偿容量与风电场出力下限的关系。采用稳态潮流仿真的方法,确定了不同方式下的风电场出力下限。当风电场采用超前功率因数运行,吸收海底电缆上的充电功率,并配合高抗的无功补偿装置,可以在满足电压不越界的条件下,降低风电场出力的下限,使风电场更好的参与电网的调节。     

计及电缆热特性的电热耦合潮流计算

将交联聚乙烯绝缘电缆热平衡方程与电网潮流模型有机结合,构建计及电缆热特性的电热耦合潮流计算模型,实现将架空线路、电缆导体、金属护套以及外护套的温度纳入潮流计算状态量,并在牛顿法修正方程基础上结合高压电网及电缆热平衡方程特点提出该模型的快速解耦求解方法。作为电热协调理论研究的扩展,文中研究能够计算各种预想电网运行模式下架空线路及电缆温度轨迹,有利于在电网分析及调度决策中实现对电缆载荷能力的科学评价及高效利用。     

兼顾风电接纳与风电商利益的风电装机容量分层优化

合理的装机容量是减少弃风、优化电力系统运行、减少风电商损失的有效方法。风电场装机容量的确定主要受电网对风电接纳能力、风电场风资源状况和风电商运营方式的影响。提出采用多目标分层优化决策方法求解风电场合理的装机容量。第一层以电力系统环境经济调度为目标,充分发挥风电的节能减排效应,计算分析不同典型日负荷下的风电接纳能力,获得多条风电接纳水平曲线;第二层以第一层电网最佳风电接纳水平为基础,根据风电场随机模拟风速时序曲线,以风电场弃风电量与欠风电量期望最小为目标,兼顾风电场商的期望利益,建立随机机会约束规划模型评估风电场最佳装机容量。仿真算例验证了所提优化模型的有效性与合理性。     

海底电缆谐波频段电气参数计算

随着海上风电的大规模开发,由海上风电接入电网引起的谐波问题越来越突出,迫切需要进行建模和分析,而在谐波频段对海底电缆进行建模是其中的一项重要工作.研究了海底电缆谐波频段电气参数的计算方法,为海底电缆建模提供了依据.首先给出了电缆电气参数的定义,然后总结了海底电缆电气参数的计算流程和计算公式,并对计算公式的适用性进行了论证,最后对3种典型海底电缆的电气参数进行了计算.结果表明,无论是电缆的正序参数还是零序参数,都会随频率有较大幅度的变化,在进行谐波分析时必须考虑电缆电气参数随频率变化的特性.     

海上风场电力系统概述

由于环境气候恶劣,海上风场电力系统需要更高的可靠性。介绍海上风场电力系统的四个基本要素,对其中的关键部分和器件进行评析,对海上风场电力系统的热点技术进行论述,提出可能出现的问题,为海上风场电力系统的规划和建设提供参考。     

典型敷设环境下超高压海底电缆的热特性

典型敷设环境下超高压(extra-high voltage, EHV)交联聚乙烯(crosslinking polyethylene, XLPE)绝缘海底电缆系统的热特性研究对线路、性能优化和电网安全均有重要意义。首先采用有限元法分析了典型敷设环境下海底电缆的热场分布,然后以2条500 kV XLPE海底电缆为试验线路,在敷设环境为直埋、隧道内、穿管内和空气中,持续运行1年,得到了4种典型环境下海底电缆系统沿线的温度分布。研究结果表明:环境温度约为0～10℃时,穿管段的温度最高;环境温度约为10℃时,穿管段或空气段的温度最高且相近;环境温度约为10～40℃时,空气段的温度最高;穿管段和空气段是海底电缆系统实时温度测控的关键点和工程应用的薄弱点。该研究可为海底电缆系统的优化设计和运行维护提供借鉴。     

海上风电送出交流高压单芯电缆并联通流特性研究

由于海上风电送出规模的增大,需采用多根电缆并联进行输电。多回并联电缆平行敷设时,由于电磁耦合的作用,电缆间阻抗不一致导致同相并联电缆间电流分配不均匀,造成电缆载流量得不到充分利用,严重时甚至会引起电缆过热损坏,因此,有必要对并联电缆的通流特性进行研究。首先,研究了电缆阻抗参数的计算方法,建立了电缆并联运行的PSCAD/EMTDC仿真模型;然后,计算了8种电缆布置方式下并联电缆的分流情况,并对结果进行了分析对比,给出了最优的布置方式;最后研究了分流不均匀系数的影响因素,并针对工程实例进行了计算和优化,优化后电缆分流不均匀现象得到明显改善。     

海底电缆的低频特性分析及仿真研究

分频输电系统在提升输电容量、改善输电通道末端电压质量等方面具有优越性,在大规模深远海风电送出等场合有着广泛的应用前景。为研究分频海上风电系统中海底电缆的低频特性,利用Comsol Multiphysics有限元分析软件建立了海底电缆的磁电热仿真模型,分析了低频环境对其电流分布、运行损耗、运行温度及金属护套接地方式的影响。仿真结果表明:频率降低可改善导体的电流分布,降低海缆各部分损耗,从而降低海缆的运行温度,提高载流量;同时,分频输电可有效改善2种接地方式下屏蔽层的感应电势和环流损耗,能够有效扩大2种接地方式的适用范围。因此,在长距离输送的场景下,采用分频输电方式有助于提高电缆载流量,减少容性充电功率,实现功率传输大幅增长,提升分频海上风电系统的经济性。     

计及无功补偿的并网型海上风电项目低碳综合效益评估模型

针对海上风电建设项目的综合效益评估问题,提出了一种计及无功补偿的并网型海上风电项目综合效益评价模型。首先从系统网损和无功补偿的两方面对影响海上风电低碳综合效益评估的因素进行分析;其次,在全周期寿命成本提出低碳效益求解模型和经济效益计算模型;最后在模型基础上进行低碳综合效益的折算,并从投资建设成本及网损改善两个层面探究无功补偿对海上风电系统的支撑性作用。算例结果表明：并网型海上风电在计及低碳综合效益的前提下能提早2年收回投资建设成本;发电量与装机容量是影响并网型海上风电低碳综合效益的主要因素,弥补了当前海上风电领域针对低碳效益认识不足的缺陷。     

海上风电场海底电缆敷设路径及埋深综合检测

海底电缆是海上风电系统的重要组成部分。研究基于声学方法的海底电缆敷设质量检测,综合应用多波束系统、侧扫声呐、浅地层剖面仪对海底电缆的路径、埋深进行检测,能及时发现敷设施工的质量缺陷,与投运后的检测相比,具有检测时效性高,消缺成本低的优势。经工程实践验证,该方法可靠有效,可为海上风电建设提供有力的质量控制支撑。     

计及弃风的风电场最优装机容量

提出了一种在现有电源结构水平下利用弃风优化风电场装机容量的方法。在满足系统静态安全约束的条件下,基于机会规划约束,建立了以风电场净收益最大为目标、计及弃风的风电场最优装机容量模型。在此基础上,以小时为时间尺度,将风电不同季节、不同时刻调峰特性对弃风电量的影响引入最优模型,通过精细化模型得到统计意义上更为合理的最优装机容量。最后,以IEEE 30节点系统为例,基于某风电场的年风速分布特性及典型日每时刻的风速分布特性,采用基于随机模拟的粒子群算法进行模型求解,分析计算弃风、时间尺度、上网电价及其他因素对风电场装机容量的影响。     

海上风电场海缆布局优化设计方法北大核心CSCD

海上风电场海缆路径布置形式多样,不同路径形式对海缆综合成本影响较大。文中根据海上风电场电气组网特征,研究海缆布局优化设计方法,建立海缆建设成本和海缆运行损耗成本的优化模型,采用退火算法优化集电海缆拓扑结构,并考虑输电海缆路由结构,以海缆综合成本最低为目标,在全风电场范围内利用MATLAB插值拟合函数构建海缆综合成本与升压站位置的非线性函数关系,据此计算综合成本最小的目标升压站位置,从而确定海缆优化布置方案。通过案例计算,得到了良好的海缆优化布局方案,海缆综合成本有较大降低。结果表明:文中提出的优化设计方法有效,可为海上风电场海缆布局规划提供指导。     

浅谈海上风电场电力系统

海上风电场电气系统的设计方式直接影响风电场的可靠运行、有功损耗、投资成本等。文章从风电场电气系统的4个主要因素进行介绍和分析,并根据项目规划,结合水域特点,对其在设计、施工和运行等阶段可能出现的问题进行了阐述,为海上风电项目的建设提供参考。     

基于有效出力曲线的最大风光装机容量评估

在可再生能源占比高的电网中,可再生能源的波动性和间歇性给电网带来较多不确定因素,增加了电网规划的难度。在中长期规划中,为确保电网可以承受并消纳持续增加的可再生能源,需要对电网的最大可再生能源装机容量进行评估。为此,提出一种基于全年同一时刻有效出力的风光消纳能力评估方法,以中长期规划为出发点,从调度层面计算电网最大风光装机容量。利用历史风光出力数据得出具有该地区特征的风光有效出力,并以此建立风光消纳最大化模型。采用某地区电网数据对模型进行验证,结果表明该模型在全年尺度上具有适应性,可准确反映电网消纳风光的能力。     

海上风电场经海底电缆送出系统的并联电抗器配置方案北大核心CSCD

海底电缆较大的充电功率导致海上风电输电系统的工频过电压较严重,可采用高压并联电抗器进行限制。文中以中国某220 kV海上风电场为例,对其工频过电压进行了理论计算,并利用电磁暂态计算程序(alternative transient program-electro magnetic transient program,ATP-EMTP)建立了海上风电场经交流海缆送出系统模型,计算了输电系统工频过电压分布,进而对高压并联电抗器配置方案进行了分析。研究表明系统侧甩负荷过电压远大于风场侧甩负荷过电压;总补偿度相同时,在陆上进行单端补偿的效果略优于双端补偿。在此基础上给定了该海上风电场工频过电压限制的高压并联电抗器配置方案,并计算了不同海缆长度下所需的最小补偿度,为工程设计及设备选型提供技术依据。     

无功配置对海上风电场输出海缆损耗的影响分析

基于海上风电场输电系统模型和海底电缆参数,分析了海上风电场无功补偿配置方法和海缆损耗的计算方法,建立了海上风电场输电系统简化模型,计算了不同规模、不同传输距离海上风电场采用两端补偿和陆上单端补偿两种方案时输出海缆导体损耗,得到了海缆导体损耗-风电场出力曲线。在风电场低出力水平及长距离传输时,两端补偿损耗更低,而在风电场高出力水平或短距离传输时,单端补偿损耗稍低一些。     

以风电场效益最大为目标的风电装机容量优化

针对风电机机组出力的随机性,将机会约束规划用于优化风电场的装机容量,建立了以风电场净收益最大为规划目标,以投资成本、线路的传输能力限制、系统对旋转备用的要求以及常规机组出力限制等为约束的数学模型。将蒙特卡洛模拟方法与遗传算法相结合对上述模型进行求解。以IEEE30节点系统为例进行仿真,验证了文中方法的有效性。文中方法综...     

考虑海上风电接入的电网侧无功补偿策略

考虑大规模海上风电并网后的电压稳定性问题,以电力系统网络等值为基础,计算系统的电压稳定指标,基于各可调节节点对危险节点的灵敏度指标给出电压无功补偿策略。该控制策略的制定分成3个步骤:首先,根据电压稳定指标辨识危险节点;其次,计算可调节节点对危险节点电压稳定性的灵敏度,并以此甄别进行补偿的电源节点;最后,根据各节点的灵敏度指标分配各节点无功补偿量。在IEEE-14节点算例下的仿真结果表明,所提补偿策略能够有效改善海上风电接入后的局部电网电压稳定性。     

近海风电场接入对地区电网电压的影响和允许接入规模

近海风电场接入本地电源支撑不足的地区配电网时,风电出力波动引起的系统电压波动将是主要制约条件。文中研究近海风电场接入对地区电网电压波动的影响。首先,针对风电场定功率因数和定电压两种无功控制模式,推导了风电功率波动与接入点电压波动的量化关系。在此基础上,基于电压允许波动范围约束,建立了风电接入规模与节点短路容量的函数关系。在PSCAD/EMTDC中搭建近海风电场并网系统模型,对不同系统短路容量下风电场的最大并网容量进行了仿真测试,并与理论推导进行对照。最后通过珠海桂山风电场实际工程的仿真测算验证了模型的有效性。