大型风力发电场规划和运行技术研究

    相对于常规发电厂，风电场在运行中具有两个显著特点，其一是风力发电机一般采用异步发电机，在运行时需要从系统吸收无功功率来建立磁场，从而使大型风电场并网运行后对局部电网的电压水平有明显的影响；其二是由于风速为随机变化的量，使得风电场的输出功率具有波动性，从而将影响局部电网的电能质量。为定量计算风电场在以上两方面的不良影响，本文进行了如下研究工作，并开发了相应的计算程序。 
    2.1 风电场对系统稳态电压的影响 
    研究风电场对电力系统稳态电压的影响，需要对含风电场的电力系统进行潮流计算，关键是正确处理风电场的节点类型。
    电力系统潮流计算的任务是求解系统在给定网络结构与参数、各负荷节点功率和发电机节点出力条件下的运行状态，包括所有节点的电压和支路的功率。在电力系统潮流计算中，系统节点被划分为三种类型，即PV节点、PQ节点和Vθ节点。然而对风电场而言，由于其节点电压取决于系统电压，机组本身从系统吸收的无功以及机端电容器补偿的无功又均和系统电压相关，因此在潮流求解之前风电场节点的电压和吸收的无功功率均为未知量。换言之，在潮流计算中风电场节点不能简单地处理为PV节点或PQ节点。
    通过深入研究，本文提出了在潮流计算中准确考虑风电场影响的方法，所提出的方法能够计及机端电容器组的投切规律和风电场的尾流影响。此外还开发了相应的计算程序，可用于分析风电场并网运行后对系统稳态电压的影响。 
    2.2 风电场对系统电能质量的影响 
    电能质量问题直接关系到工业生产和居民生活，许多国家以及国际电工委员会(IEC)都对电能质量问题制定了一些标准，并电能质量问题及其对策进行了全面的研究工作。随着风力发电场规模的增加，人们非常关心由风电场运行后对电能质量带来的负面影响。为此我们从电压波动和闪变角度进行了计算和分析。
    电压波动为一系列电压变动或工频电压包络线的周期性变化。电压波动值为电压方均根值的两个极值和之差，常以其与额定电压的百分数表示；所谓闪变是指人对白炽灯照度波动的主观视感，它包括电压波动的全部有害作用。不同的国家和地区，对闪变值具有不同的规定和标准。目前我国是以折合成10Hz的等效闪变值表示。
    根据电压波动和闪变的定义，我们开发了有关分析程序，可用于计算风电场在不同运行工况下对电能质量的影响。通过对示例系统的仿真计算，发现在某些情况下风电场引起的电压波动和闪变可能超出国家有关标准。 
    3 风力发电信息管理系统的研究与开发