大规模风电并网对系统静态电压稳定性的影响研究

摘要

风力发电作为技术上最为成熟的清洁能源发电方式，近年来得到了迅猛的发展，并网风电规模越来越大。然而，风力发电在充分利用清洁能源的同时，其出力具有波动性和随机性，这些特性给电力系统带来了一定的负面影响。当前风电多采用恒定功率因数控制方式，无功出力不足，对系统的电压稳定影响较大。 本研究主要内容包括：⑴仿真分析了大规模风电从不同节点接入系统时对电压稳定的影响。在电力系统综合仿真程序(PSASP)中搭建了电力系统电压稳定典型仿真系统，仿真分析了风电渗透率较大的系统中，大规模风电从近发电机端，中间节点，近负荷侧接入系统时，风电出力变化对电压稳定指标的影响。对比分析研究电压稳定指标与风电出力的线性程度和区分度，其中最小奇异值指标随着风电出力的变化灵敏度较高且线性程度好。宜采用最小奇异值指标分析含大规模风电系统的电压稳定问题。⑵提出了快速求取电压稳定指标的方法。针对大规模风电并网后，风电出力波动性导致系统状态实时变化，需要对快速评估系统的电压稳定性。在仿真分析和理论分析现有电压稳定指标的基础上，结合风电出力特性和指标特点，根据最小奇异值灵敏度，采用数值计算的方式快速求取指标，并且在电压稳定典型仿真系统和某实际风电场基地仿真验证了方法的有效性。⑶对大规模风电基地集中外送的某地区电网静态安全分析计算，并给出了无功补偿策略，提高系统电压水平。分析计算N-1，N-2以及其他特殊运行方式下的电力系统电压稳定性，根据结果设置无功补偿提高系统的静态安全，为该地区的电网规划建设给出了具有一定价值的指导信息。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 静态电压稳定分析方法

1．2．1 PV曲线方法

1．2．2 灵敏度方法

1．2．3 基于潮流雅克比矩阵的方法

1．2．4 模态分析法

1．2．5 其他方法

1．2．6 电压稳定分析方法对比

1．3 大型风电场接入对电压稳定性的影响

1．4 本文主要工作

第2章 风电接入对电压稳定性影响仿真分析

2．1 电压稳定分析典型系统

2．1．1 典型系统结构

2．1．2 不同指标计算结果

2．2 风电接入对电压稳定指标的影响

2．2．1 灵敏度指标

2．2．2 基于雅克比矩阵的指标

2．2．3 L指标

2．2．4 U／U0指标

2．3 风电接入适应性分析

2．3 本章小结

第3章 适应风电波动性的电压稳定指标

3．1 风电接入对评估电压稳定的指标要求

3．2 基于灵敏度的电压稳定快速指标

3．2．1 快速评估电压稳定的理论依据

3．2．2 最小奇异值对节点电压的灵敏度

3．2．3 灵敏度的数值求解方法

3．2．4 计算流程

3．3 仿真验证

3．3．1 十节点系统算例

3．3．2 某实际风电基地算例

3．4 本章小结

第4章 大电网静态安全分析

4．1 网架结构和运行方式

4．1．1 大电网概况

4．1．2 风电基地网架结构

4．1．3 主要运行方式

4．2 静态安全分析

4．2．1 吉林电网潮流计算

4．2．2 N-1运行方式下静态安全分析

4．2．3 N-2运行方式下静态安全分析

4．3 基于灵敏度法设置无功补偿

4．3．1 电压／无功灵敏度

4．3．2 基于灵敏度法设置无功补偿

4．4 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和参加科研情况

附录

致谢