CN102013679B - 一种大规模风电集中接入后对电网影响的分析方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种大规模风电集中接入后对电网影响的分析方法。该方法充分考虑了风电出力的间歇性和随机性，并充分利用现有分析程序PSD-BPA的功能，提出了从考虑电网网架约束的系统调峰能力分析、详细考虑风机特性的系统暂态稳定性分析和合理反映风电出力波动特性的系统稳态电压控制能力分析等多角度评估大规模风电集中接入后对电网的影响以及系统可接入风电的最大规模。该方法紧密结合我国类似于西北酒泉风电基地大规模集中接入的实际，充分调研风电场实际情况，应用于由西北电网主持的多项西北电网风电接纳能力研究项目中，研究结论得到了电网公司的认可。

Description

一种大规模风电集中接入后对电网影响的分析方法
技术领域
本发明属于电力系统分析领域，具体涉及一种大规模风电集中接入后对电网影响的分析评估方法。
背景技术
为了实现低碳、环保、绿色以及可持续发展的宏伟能源战略，我国近几年大力发展可再生能源，针对可再生能源出台了一系列的标准和政策，在国家层面上给予强有力支持，可再生能源得到了长足发展。尤其是风电，在我国三北等地区风电场规划、建设以及并网运行等一系列的项目都正在开展。我国风电呈现“以大规模集中接入、远距离输送、大范围消纳”为主，“以大规模分散接入，就地消纳”为辅的特点，大容量集中接入、远距离输送以及风电电源本身的出力、控制特性等都决定了风电并网会对电网运行产生较大影响，且这种影响具有不同于常规电源的特殊性。在酒泉、吉林等地区已并网的风电对电网安全稳定运行的影响已经凸显，且随着并网规模、容量的加大，这种影响将进一步加剧，尤其是在不久将来以酒泉地区为代表的若干千万千瓦级风电基地的并网运行。迫切需要研究风电的特性，明确并网后对电网运行特性的影响，千万千瓦级风电基地集中接入在国际上属首创，没有任何经验可以借鉴，这就要求我国自主研发风电接入电网分析与控制的核心技术。
研究风电接入电网的分析与控制需要借助现有的仿真分析工具来完成。我国常用的PSD-BPA等软件中已建立了典型风电机组的静态和动态模型。在工程实际中，关键是如何使用好已有的分析工具，恰当模拟反映风电的出力特性和运行特性，从而得到工程上可信、可行的研究结论。
发明内容
本发明的目的是克服上述缺陷，提出了一种大规模风电集中接入后对电网影响研究的分析方法，包括以下步骤：
(1)对于大规模风电的集中接入，开展系统调峰能力分析；
(2)对于大规模风电的集中接入，开展系统暂态稳定性分析；
(3)对于大规模风电的集中接入，开展系统稳态电压控制分析；
(4)综合步骤(1)、(2)和(3)，可得到大规模风电集中接入后对电网影响的评估结果及系统可接入的风电的最大规模。
其中，所述系统调峰能力分析应考虑电网网架约束对系统调峰能力的影响：
一般的电力系统调峰能力分析是不计及电网网架约束的，也即假设电网有足够的电力交换容量，而风电由于出力波动性和随机性比较大，电力系统内潮流涌动比较大，需要计及网架约束对系统调峰能力的影响。
其中，所述系统暂态稳定性分析应详细考虑风机特性的影响，包括以下内容：
(1)风电机组的控制系统特性；
(2)风电机组的保护系统特性；
(3)采用适当的风电机组的聚合模型，一个风电场有多台风电机组，在电力系统暂态分析里需要将他们等值。
其中，所述系统稳态电压控制分析要合理反映风电的出力波动特性，包括以下内容：
(1)根据多年的气象资料，合理确定风电基地作为一个整体的出力情况；
(2)根据电力系统特性，按系统最恶劣的工况来安排每个风电场的出力情况；
(3)当风电出力波动时，合理选定消纳风电电力的调峰调频机组。
其中，所述风电机组的控制系统特性包括：风电系统是运行于恒电压控制模态还是恒功率因数控制模态；
所述风电机组的保护系统特性包括：低电压穿越特性和低频/高频保护特性。
本发明的优点主要是：
本发明充分考虑了风电出力的间歇性和随机性，可以充分利用现有分析程序PSD-BPA的功能，提出了一种工程可行的、结果可信的适用于开展大规模风电集中接入后对电网影响研究的分析方法。该方法紧密结合我国类似于西北酒泉风电基地大规模集中接入的实际，充分调研风电场实际情况，应用于由西北电网主持的多项西北电网风电接纳能力研究项目中，研究结论得到了电网公司的认可。
附图说明
图1为依据本发明的种大规模风电集中接入后对电网影响研究的分析方法的流程图。
具体实施方式
(1)收集电网基本资料；
(2)收集风电场基本资料，含风电场拓扑结构、风机类型、控制和保护设置、风资源特性等等；
(3)确定相关边界条件，如风电场最大最小出力、系统调频调峰机组等；
(4)数据准备；
(5)系统调峰能力分析；
(6)系统暂态稳定性分析；
(7)系统稳态电压控制能力分析；
(8)总结形成大规模风电集中接入后对电网影响的评估结论以及系统可接入风电最大规模的评估结论。
对大规模风电集中接入后对电网影响的评估以及系统可接入风电最大规模的评估，可以依靠程序PSD-BPA来实现的：
PSD-BPA是国内自主开发的主流电力系统机电暂态仿真程序之一，主要包含潮流计算和机电暂态稳定分析两大功能。本专利提出的关于大规模风电集中接入后对电网影响的分析方法，其技术路线的设计，完全是围绕PSD-BPA的特点展开的，是利用PSD-BPA可以完全实现的，并且同时充分利用了PSD-BPA的现有功能。

Claims (2)

1.一种大规模风电集中接入后对电网影响的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）对于大规模风电的集中接入，开展系统调峰能力分析；
（2）对于大规模风电的集中接入，开展系统暂态稳定性分析；
（3）对于大规模风电的集中接入，开展系统稳态电压控制分析；
（4）综合步骤（1）、（2）和（3），可得到大规模风电集中接入后对电网影响的评估结果及系统可接入的风电的最大规模；
所述系统调峰能力分析应考虑电网网架约束对系统调峰能力的影响：
一般的电力系统调峰能力分析是不计及电网网架约束的，也即假设电网有足够的电力交换容量，而风电由于出力波动性和随机性比较大，电力系统内潮流涌动比较大，需要计及网架约束对系统调峰能力的影响；
所述系统暂态稳定性分析应详细考虑风机特性的影响，包括以下内容：
（1）风电机组的控制系统特性；
（2）风电机组的保护系统特性；
（3）采用适当的风电机组的聚合模型，一个风电场有多台风电机组，在电力系统暂态分析里需要将他们等值；
所述系统稳态电压控制分析要合理反映风电的出力波动特性，包括以下内容：
（1）根据多年的气象资料，合理确定风电基地作为一个整体的出力情况；
（2）根据电力系统特性，按系统最恶劣的工况来安排每个风电场的出力情况；
（3）当风电出力波动时，合理选定消纳风电电力的调峰调频机组。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：
所述风电机组的控制系统特性包括：风电系统是运行于恒电压控制模态还是恒功率因数控制模态；
所述风电机组的保护系统特性包括：低电压穿越特性和低频/高频保护特性。
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