大型風力發(fā)電場規(guī)劃和運行技術(shù)研究

    相對于常規(guī)發(fā)電廠，風電場在運行中具有兩個顯著特點，其一是風力發(fā)電機一般采用異步發(fā)電機，在運行時需要從系統(tǒng)吸收無功功率來建立磁場，從而使大型風電場并網(wǎng)運行后對局部電網(wǎng)的電壓水平有明顯的影響；其二是由于風速為隨機變化的量，使得風電場的輸出功率具有波動性，從而將影響局部電網(wǎng)的電能質(zhì)量。為定量計算風電場在以上兩方面的不良影響，本文進行了如下研究工作，并開發(fā)了相應的計算程序。 
    2.1 風電場對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓的影響 
    研究風電場對電力系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓的影響，需要對含風電場的電力系統(tǒng)進行潮流計算，關(guān)鍵是正確處理風電場的節(jié)點類型。
    電力系統(tǒng)潮流計算的任務是求解系統(tǒng)在給定網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)與參數(shù)、各負荷節(jié)點功率和發(fā)電機節(jié)點出力條件下的運行狀態(tài)，包括所有節(jié)點的電壓和支路的功率。在電力系統(tǒng)潮流計算中，系統(tǒng)節(jié)點被劃分為三種類型，即PV節(jié)點、PQ節(jié)點和Vθ節(jié)點。然而對風電場而言，由于其節(jié)點電壓取決于系統(tǒng)電壓，機組本身從系統(tǒng)吸收的無功以及機端電容器補償?shù)臒o功又均和系統(tǒng)電壓相關(guān)，因此在潮流求解之前風電場節(jié)點的電壓和吸收的無功功率均為未知量。換言之，在潮流計算中風電場節(jié)點不能簡單地處理為PV節(jié)點或PQ節(jié)點。
    通過深入研究，本文提出了在潮流計算中準確考慮風電場影響的方法，所提出的方法能夠計及機端電容器組的投切規(guī)律和風電場的尾流影響。此外還開發(fā)了相應的計算程序，可用于分析風電場并網(wǎng)運行后對系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)電壓的影響。 
    2.2 風電場對系統(tǒng)電能質(zhì)量的影響 
    電能質(zhì)量問題直接關(guān)系到工業(yè)生產(chǎn)和居民生活，許多國家以及國際電工委員會(IEC)都對電能質(zhì)量問題制定了一些標準，并電能質(zhì)量問題及其對策進行了全面的研究工作。隨著風力發(fā)電場規(guī)模的增加，人們非常關(guān)心由風電場運行后對電能質(zhì)量帶來的負面影響。為此我們從電壓波動和閃變角度進行了計算和分析。
    電壓波動為一系列電壓變動或工頻電壓包絡線的周期性變化。電壓波動值為電壓方均根值的兩個極值和之差，常以其與額定電壓的百分數(shù)表示；所謂閃變是指人對白熾燈照度波動的主觀視感，它包括電壓波動的全部有害作用。不同的國家和地區(qū)，對閃變值具有不同的規(guī)定和標準。目前我國是以折合成10Hz的等效閃變值表示。
    根據(jù)電壓波動和閃變的定義，我們開發(fā)了有關(guān)分析程序，可用于計算風電場在不同運行工況下對電能質(zhì)量的影響。通過對示例系統(tǒng)的仿真計算，發(fā)現(xiàn)在某些情況下風電場引起的電壓波動和閃變可能超出國家有關(guān)標準。 
    3 風力發(fā)電信息管理系統(tǒng)的研究與開發(fā)