千万千瓦级风电基地集中接入条件下风机涉网特性对电网安全稳定运行的影响

中国第一个千万千瓦级酒泉风电基地已初具规模,首次实现了风电"分散接入分散消纳"向"集中接入规模外送"发展模式转化的历史性跨越,但风电因其有别于常规电源的涉网特性,不能满足电网恶劣工况下运行控制的需要,给电网带来了巨大的安全风险。结合西北电网酒泉风电基地的发展、运行现状,深入分析了目前大规模风电集中并网后电网存在的问题;提出了"多次穿越、零电压穿越、高电压穿越、暂态无功电压支持以及有功、无功优化控制方案"等适用于大规模风电集中并网的关键技术创新要求,以及相应提升风机涉网性能的建议措施,初步探讨了风电基地由"集中接入分散控制"向"集中接入集中控制"模式转变的运行控制思路。     

风电机组低电压穿越功能及其应用

风电机组低电压穿越(LVRT)能力的深度对机组造价影响很大,根据实际系统对风电机组进行合理的LVRT能力设计很有必要.对变速风电机组LVRT原理进行了理论分析,对多种实现方案进行了比较.在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立双馈变速风电机组及LVRT功能模型.以地区电网为例,详细分析系统故障对风电机组机端电压的影响,依据不同的风电场接入方案计算风电机组LVRT能力的电压限值,对风电机组进行合理的LVRT能力设计.结果表明,风电机组LVRT能力的深度主要由系统接线和风电场接入方案决定.设计风电机组LVRT能力时,机组运行曲线的电压限值应根据具体接入方案进行分析计算.     

支撑大规模风电集中接入的自律协同电压控制技术

国内多个风电汇集区域具有大规模风电汇集馈入电网薄弱环节的典型特征,由此带来了电压波动和连锁脱网等运行挑战。文中提出了自律协同的电压控制框架,利用风电场侧自律控制协调静止无功补偿器/静止无功发生器/风电机组/电容电抗器等不同时间常数的调节设备,从而抑制间歇性风电出力诱发的电压波动;在系统级实现协同控制,在正常情况下通过可自适应于风功率变化的敏捷二级电压控制减小电压波动,在脱网风险较大时利用基于安全约束最优潮流(SCOPF)的预防控制保证汇集区域正常且安全的运行状态。该架构的若干关键技术已经在国内多个风电基地和风电场应用,现场运行结果表明了其控制有效性。     

孤立系统的风电接入容量及低电压穿越特性的仿真分析

重点研究了孤立系统的风电接入容量及低电压穿越特性.结合国内第1座海上风电站项目,基于电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC,搭建了海上油田平台的直驱永磁风电机组、燃气轮机发电机组、平台负载等的详细动态模型.通过仿真,研究了该孤立系统的最大风电接入容量,以及在此系统配置下,当公共联络点发生短路故障时整个孤立系统的低电压穿越能力.仿真结果表明,该孤立系统风电接入容量最大占负荷的21.6%,这为后续的示范应用提供了参考.     

大规模风电机组集中接入对系统短路电流的影响

随着风电集中并网规模的增加,风电对系统短路电流的影响已成为当前电力规划和运行部门的重要关注点。详细分析了各类风电机组的短路特性,并通过实际算例仿真模拟了不同风电接入形式、风电机型及风电装机规模工况下近区母线短路电流的变化情况,从多角度揭示了风电并网对近区母线短路电流的影响规律,量化了风电装机规模对110 kV及以上电压等级并网母线短路电流的贡献幅值,并对考虑短路电流限制因素的风电并网形式和风机选型提出了建议。     

大规模风电接入对电网的影响分析

本文分析了大规模风电场接入对系统正常运行造成的影响,以及风电场接入容量的影响因素。通过仿真研究风电场接入对恩施电网的影响,结果表明风电场对电网电能质量影响在国标允许范围内,但是从风电长远规划来看,电能质量问题必须引起重视;2013水平年下,风电功率波动时,系统能够保持暂态稳定,不会对恩施电网安全稳定运行产生影响。     

风电机组涉网特性改造项目高压穿越技术方案

针对风电机组涉网特性改造项目,文章从工程应用角度出发,对双馈风电机组进行变流器硬件电路改进和控制策略优化。仿真试验验证改进项目的可行性,确保改造后的风电机组满足行业标准要求。     

考虑大规模风电接入的系统静态电压稳定性分析

风电具有随机性和间歇性,大规模风电接入会对电力系统安全稳定运行产生较大影响。提出了一种适用于大规模风电接入后系统静态电压稳定性的分析方法,该方法在常规连续潮流的基础上,考虑了网内风机由于低电压穿越能力不足而脱网对系统静态电压稳定的影响。将所提模型和方法应用于含大型风电场的某省级电网静态电压稳定性分析,结果验证了所述方法的合理性和有效性。     

风电接入系统稳定性分析及其可视化研究

随着我国风电的快速发展,带来了大规模风电接入系统的稳定性问题。介绍风电大量脱网对系统频率的影响,并阐述风机低电压穿越问题(LVRT)。通过对WSCC-3机9节点系统的可视化仿真,展示了电网故障期间各节点电压波动情况,定性分析了并网风机低电压穿越过程。此外,算例结果表明,基于PowerWorld软件的区域电压可视化技术,有助于调度运行人员直观、形象地掌握事故状态下的全网运行情况。     

大规模风电机组连锁脱网仿真分析及对策

近年来,中国风电有了很大的发展,但是风电在并网过程中对系统安全稳定性影响也产生了许多新的问题,大规模风电机组连锁脱网就是其中之一.为使风电机组在满足电网规范要求的电网故障下不脱网运行,需要对其保护配置及方案进行深入研究.分析了风电连锁脱网事故的典型发展过程,并基于实际电网参数模拟了风电机组在电网故障情况下的低电压脱网和过电压脱网过程,探讨了大规模风电脱网对电网电压波动的影响,最后通过分析提出了相应的改善措施.     

适应我国大规模风电接入的合理电网结构构建原则的思考

为适应我国风电的快速、大规模发展,从风电合理消纳、提高电网安全性角度,开展大规模风电接入电网的合理电网结构原则研究。首次提出综合考虑风电并网的各项影响因素,将风电基地进行分类;并在此基础上,提出适应各类风电基地接入的合理输电方案及送、受端电网结构构建原则;并以我国规划开发的多个千万千瓦级大型风电基地为实例进行分析。     

大规模风电集中接入弱电网后的无功电压紧急控制初探

针对大规模风电集中接入弱电网后的地区电网无功电压控制问题,归纳了风电机组大规模脱网事故集中暴露的问题及事后改进情况,提出了暂态电压偏移越限是风电机组具备故障穿越能力后仍然会不同程度脱网的重要原因,分析了暂态电压偏移的机理,探讨了抑制暂态电压偏移越限的无功电压紧急控制措施。     

风电大规模集中并网下无功补偿计算

电力系统的安全稳定运行很大程度上受无功补偿和无功平衡的影响。针对甘肃河西地区风电场集中并网导致局域电网电压剧烈变化的现状,在甘肃河西地区风电场无功补偿现状的基础上,在电力系统综合分析程序(PSASP)中对大规模风电接入电网后安全稳定性进行了计算,根据计算结果对实际风电场无功补偿容量及运行效果进行了研究,对建议运行方式和不建议运行方式进行了讨论,提出了风电接入电网后稳定水平提高的建议和措施。     

风电场接入系统静态电压稳定研究

大型风电场并网运行将会影响电力系统的电压稳定性。分别就两种主流风机（即普通异步发电机和双馈感应电机）风电场接入系统的静态电压稳定问题进行了研究。首先简要介绍了文中分析静态电压稳定问题的方法,即连续潮流法。然后分别建立了两种主流风机的稳态数学模型,分析了两种风电场静态电压稳定的特点。最后通过算例仿真,分析了影响风电场静态电压稳定的主要因素,比较了不同风机类型对风电场静态电压稳定的影响。     

风电电动汽车协同利用对电网风电接纳能力的影响

建立包含电动汽车充、放、耗电约束的风电电动汽车协同利用模型,根据决策变量的不同将充放电模式分为自由充电、不含V2G(Vehicle to grid)和含有V2G的风电电动汽车协同利用。以风电利用率和风电在电网能源结构中电量占比作为衡量水平,分析不同充电模式、电动汽车数量和风电装机容量下的风电接纳能力。含有V2G的风电电动汽车协同利用能够最大限度提高电网风电接纳能力,且在风电装机容量较大时更能显示出含有V2G的协同利用充放电模式的优势,含有V2G的风电电动汽车协同利用是实现大规模风电并网的有效方式,同时一定负荷和风电装机水平的电网存在一个最佳匹配的电动汽车数量。     

达坂城风电接入系统对新疆电网电能质量的影响

大规模风电接入系统对电力系统的电能质量影响较大。文章分析了风电场闪变和谐波产生的原理，根据IEC和其它相关标准计算了系统连续运行情况下新疆电网达坂城地区风电场的电压变动、电压偏差、闪变、谐波和传递至电网负荷节点后的闪变值，分析了风电场因故切除后的系统频率偏差，同时指出制定风电发展规划时需对电网传输功率、无功功率和电压控制方式、机组组合方式和系统稳定性等方面进行分析。     

高渗透率风电接入对区域电网小信号稳定性的影响

风电接入对区域电网小信号稳定性的影响是清洁能源发电领域需要研究的重要问题,文中研究了提高风电渗透率的方式对系统阻尼比的影响。首先对常用的双馈风电机组七阶小信号模型进行了分析并加以改进,以此为基础对高渗透率风电并网后区域电网的小信号稳定性进行了仿真分析。仿真过程中对火电机组减出力和切机2种提高风电渗透率的方式分别进行了仿真计算,并在减出力方式下计及旋转备用容量的影响。仿真结果表明,在减少火电机组出力来提高风电渗透率的方式下,系统阻尼比并非单调变化,而在切除部分火电机组提高风电渗透率的方式下,系统阻尼比则随渗透率的提高而不断下降。     

大规模风电并网对孤网频率稳定性影响的研究

随着风电大规模接入电网,风电对电网的影响越来明显.针对风电场的出力特性,以及风电场并入电网带来的安全稳定控制装置的配合问题,采用PSASP程序对新疆阿勒泰地区电网进行仿真分析,综合考虑风电出力特性和地区负荷特性对地区电网孤网运行暂态过程和安全稳定控制装置动作的影响,通过对比分析在不同风速和不同负荷情况下各种安全稳定控制装置的配合动作对孤网频率稳定性的影响.结果表明大规模风电接入电网后,风电出力特性和地区负荷特性共同影响安全稳定控制装置的配合以及孤网频率稳定性.对含大规模风电接入的电网的安全、稳定运行具有重要的参考价值.     

集中式风电并网的电力系统电压特性研究

针对风电并网后给电力系统电压稳定方面带来影响的问题,介绍了以双馈感应发电机为基础的风力发电机组工作原理、各部分模型及输出特性,并在仿真软件中搭建模型,通过仿真验证风力发电机组的稳态输出特性,研究接入风电的电力系统电压现象,通过搭建仿真算例模拟了风电并网系统在不同负荷配置方式下对系统电压特性的影响,对系统的工作曲线进行了分析,并结合实际工况对系统电压的运行轨迹做了解释,从故障位置、动态负荷工作机理等方面对风机系统的电压稳定特点进行阐述。     

风电并网对乌兰察布电网电能质量的影响与分析

随着变速恒频电机、双馈电机等新型发电机组在风电场的应用推广,风电并网给电网带来的谐波污染、电压波动及闪变等电能质量问题日益严重。当前,风电场的规模和容量不断扩大,对系统的影响也越来越明显,接入大电网引发的电能质量问题引起了广泛的重视。本文通过乌兰察布电网的工程实例对风电场并网的各种电能质量问题进行了分析,并根据国家相关标准,对电能质量的分析方法进行了说明,提出相应的建议和措施。