风电并入电网的介绍以及潮流计算

风电并入电网的介绍以及潮流计算

中国已成为世界风电总装机容量最多的国家；同时中国局部地区的风电装机也达到较高比例。

风电在提供电网清洁能源的同时，也给电网带来了负面影响。早期风电的单机容量较小，大多采用结构简单、并网方便的异步发电机，直接和配电网相连。而风电场所在地区往往人口稀少，处于供电网络的末端，承受冲击的能力很弱，因此风电很有可能给配电网带来谐波污染、电压波动及闪变问题；风电的随机性给发电和运行计划的制定带来很多困难；需要重新评估系统的发电可靠性，分析风电的容量可信度；研究新的无功调度及电压控制策略以保证风电场和整个系统的电压水平、无功平衡及对孤立系统的稳定性影响等。随着风电场规模的逐步扩大，大量风电场直接并入输电网，风电同常规机组一样承担着电网的有功、无功调节，风电对系统的影响也越来越明显，如风电并入系统后的稳定问题、无功调节等问题，正逐渐成为新的研究热点。

目前，风电机组基本上分为以下三类：

（1）定桨距异步风力发电机

这种风电机组由一个定桨距风机、一个普通感应式发电机和一组用于无功补偿的并联电容器组成，风力机和发电机的轴系通过齿轮箱连接。定桨距异步风力发电机一般采用定桨距失速控制或者采用主动失速的桨距角控制，也有少数采用桨距控制。

（2）变桨距双馈风力发电机

变桨距双馈风力发电机组是一种采用脉宽调制技术的风力发电机组，是目前风力发电分析与控制的研究重点之一。这种发电机的定子绕组与电网有电气连接，转子绕组也通过变频器与电网

相连，变桨距双馈风力发电机组通过变频器实现发电机有功、无功功率解耦控制，

使风电机组具有变速运行的特性，能够提高风电机组的风能转换效率，调节改善风电场的功率因数及电

压稳定性。

（3）变桨距同步风力发电机

变桨距同步风力发电机通过功率变频器与电网间接相连，以防止风电功率波动对主网的电能质量造成影响，与双馈型风力发电机相比，这种风力发电机需要配备100%容量的变频器，因此造价较高，损耗也较大。但是风力机能直接与发电机相连，不需要齿轮箱升速，节省费用。

风电并入系统后的潮流计算热点问题是风电场的模型。目前主要有两种模型，一是P－Q模型，另一种是R－X模型。在精度要求不高的情况下，风力发电机一般等值为传统的PQ节点。将风电机组等效为PQ节点，根据给定的风速和功率因数计算风电机组的有功功率和无功功率。考虑了风电场无功功率受节点电压的影响，进一步完善了P－Q模型。由于P－Q模型在反映风力发电本质上存在一定的局限性，提出了R－X模型，该模型充分考虑了异步发电机本身的特性，但在模型求解过程中需将迭代过程分两步，求解效率有待提高。某文献在传统R －X模型的基础上进一步简化，避免了传统R－X模型的两步迭代，提高了迭代收敛速度。在简化的异步发电机组稳态等效电路的基础上，得出异步发电机组无功功率与有功功率之间的关系，通过常规潮流迭代和风电机组机端电压迭代两个过程，完成含有风电场的电力系统潮流计算。根据风电机组机端电压、有功功率、无功功率以及滑差之间的耦合关系，通过修正雅克比矩阵，实现了含风电场的电力系统潮流的联合迭代方法。