基于pscademtdc的風(fēng)電場建模仿真分析

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1、基于PSCADEMTDC的風(fēng)電場建模仿真分析趙冬陽（云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司大理供電局云南大理671000）摘要：在電力系統(tǒng)仿真軟件PSCAD/EMTDC中建立詳細的風(fēng)力發(fā)電機組和風(fēng)電場并網(wǎng)模型，分析大規(guī)模風(fēng)電集中接入對電網(wǎng)運行的影響。風(fēng)電場接入地區(qū)電網(wǎng)會對電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成一定的影響，影響程度與電網(wǎng)強弱、風(fēng)電機組暫態(tài)特性及故障形式等相關(guān)。仿真結(jié)果驗證了系統(tǒng)模型的正確性，為風(fēng)機控制的創(chuàng)新奠定了理論基礎(chǔ)，對探討含風(fēng)力發(fā)電場的地區(qū)電網(wǎng)的穩(wěn)定性只有一定意義。關(guān)鍵詞：PSCAD/EMTDC；并網(wǎng)風(fēng)電場；仿真；綜合分析1、前言風(fēng)電是目前技術(shù)最成熟、最具規(guī)?；_發(fā)

2、條件和商業(yè)化發(fā)展前景的新能源,風(fēng)電作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要地位不會改變。隨著國家一系列調(diào)整相關(guān)產(chǎn)業(yè)政策的相繼出臺，勢必形成行業(yè)的優(yōu)先和整合，未來中國風(fēng)電行業(yè)發(fā)展空間依然廣闊［1］。近年來世界風(fēng)電發(fā)展十分迅猛，自2010年中國己成為風(fēng)電裝機容量最多的國家。截止2011年底，我國風(fēng)電累積裝機容量己達62.364GW,站世界風(fēng)電裝機總?cè)萘康?5%。預(yù)計到2015年，風(fēng)電裝機將達到100GW［2］。大理風(fēng)電目前并網(wǎng)的容量約為700MW,大理風(fēng)電的陸續(xù)并網(wǎng)，對大理現(xiàn)有的電網(wǎng)造成了一定的沖擊和影響。在制定風(fēng)電發(fā)展規(guī)劃時，結(jié)合風(fēng)電場風(fēng)能資源的特性和風(fēng)電機組

3、的特性進一步分析風(fēng)電場并網(wǎng)運行后對電網(wǎng)傳輸功率、無功功率和電壓控制、機組組合方式和系統(tǒng)穩(wěn)定性等方面的影響，據(jù)此得出風(fēng)電場接入后運行工況的改善措施，保證大理電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、可靠、高效運行。截止2015年6月8H,云南電網(wǎng)風(fēng)電累計發(fā)電量成功突破兩百億大關(guān)，達200.4億千瓦時，相當(dāng)于節(jié)約標(biāo)煤619.7萬噸，減排二氧化硫1.5萬噸，減排二氧化碳1363.3萬噸，經(jīng)濟效益和環(huán)保效益顯著。云南省風(fēng)能資源豐富，開發(fā)利用條件較好。2008年8月，云南省首座風(fēng)力風(fēng)電場一一大理大風(fēng)壩風(fēng)電場成功并網(wǎng)發(fā)電，大理地區(qū)風(fēng)能資源非常豐富，奮條件開發(fā)建設(shè)大規(guī)模的風(fēng)電基地。此

4、后，云南省風(fēng)能資源開發(fā)利用逐漸“提速”綠色能源開發(fā)利用成效凸顯。0前，云南電網(wǎng)并網(wǎng)風(fēng)電場攀升至八十座，裝機容量增至388.65萬千瓦，占省調(diào)直調(diào)電廠總裝機容量的6.35%。電力系統(tǒng)仿真和分析是輔助電網(wǎng)運行決策的有效技術(shù)手段，風(fēng)電作為新能源發(fā)電中較為成熟的一種方式，其建模和并網(wǎng)分析開展工作較早，0前國內(nèi)廣泛應(yīng)用的電力系統(tǒng)分析工具和電力系統(tǒng)分析綜合軟件仿真程序包中，己經(jīng)實現(xiàn)了三種典型風(fēng)電機組的建模［3］。2、風(fēng)電場接入對電網(wǎng)影響綜述2.1風(fēng)電對電網(wǎng)繼電保護的影響與常規(guī)配網(wǎng)的保護不同，風(fēng)電是間隙性的，風(fēng)電場中奮些元件通過的潮流可能是雙向的。風(fēng)力發(fā)電機組

5、在冇風(fēng)期間都是和電網(wǎng)相連的，當(dāng)風(fēng)速在啟動風(fēng)速附近變化吋，為防止風(fēng)電機組頻繁投切對接觸器的損害，允許風(fēng)電機組短吋電動機運行。此吋改變系統(tǒng)的潮流方向，容易引起保護裝置的誤動作［4】。風(fēng)電場接入或退出、出力狀態(tài)的變化等都會對保護產(chǎn)生影響，如冇關(guān)線路保護的靈敏度降低、拒動或誤動的可能性增加，重合閘成功率也將受到影響，進而影響電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。當(dāng)并網(wǎng)風(fēng)電場的的容量還比較小時，電力系統(tǒng)的保護配置和整定計算往往未考慮風(fēng)電場的影響，而是簡單地將風(fēng)電場視為一個負(fù)荷，或?qū)L(fēng)力發(fā)電機作為冋步發(fā)電機處理，不考慮艽提供的短路電流。然而，當(dāng)大規(guī)模風(fēng)電場接入系統(tǒng)，一旦電網(wǎng)發(fā)

6、生故障時，風(fēng)力發(fā)電機將向短路點提供一定的短路電流，在此情況下,若系統(tǒng)保護配置和整定計算仍不考慮風(fēng)電場的影響，則是不合理的，且實際運行吋可能會導(dǎo)致保護裝置的誤動。國內(nèi)外關(guān)于電力系統(tǒng)短路電流的計算方法及軟件都已相當(dāng)成熟，但都不包含風(fēng)力發(fā)電機系統(tǒng)。對此，研究故障情況下風(fēng)電場對繼電保護的影響，是非常有意義的［5］。2.2風(fēng)電對電網(wǎng)電壓的影響大型風(fēng)電場及周圍地區(qū)，常常會冇電壓波動大的情況，主要冇以下三種情況，即風(fēng)力發(fā)電機組啟動吋會產(chǎn)生較大的沖擊電流；多臺風(fēng)力發(fā)電機組冋吋直接并網(wǎng)會造成電網(wǎng)電壓下降，因此多臺風(fēng)力發(fā)電機組的并網(wǎng)需分組進行，且要有一定的時間間隔；

7、當(dāng)風(fēng)速超過切出風(fēng)速或發(fā)生故障時，風(fēng)力發(fā)電機從額定出力狀態(tài)自動退出并網(wǎng)狀態(tài)，風(fēng)力發(fā)電機的脫網(wǎng)會產(chǎn)生電網(wǎng)電壓突降，而機端較多的電容補償由于抬高了脫網(wǎng)前風(fēng)電場的運行電壓，從而引起了更大的電網(wǎng)電壓下降［6】。風(fēng)電場接入電網(wǎng)后，適量的風(fēng)電接入冇利于地區(qū)電網(wǎng)電壓水平的提高；風(fēng)電接入容量較大，但本地負(fù)荷較小吋而無法損耗更多的風(fēng)電機組所發(fā)出的奮功功率吋，大量有功功率外送會引起風(fēng)電場二級變壓器及送出線的大量無功損耗，從而導(dǎo)致在某些運行方式下個別線路傳輸功率越限以及地區(qū)電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性降低。2.3風(fēng)電對電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響風(fēng)電場接入容量不同、故障點不同，風(fēng)電接入對電力系

8、統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定的影響也不同；故障期間若風(fēng)電場仍與電網(wǎng)相連，則它為系統(tǒng)提供的有功、無功會增加，有利于系統(tǒng)的穩(wěn)定。同步機附近發(fā)生故障時,風(fēng)電場在