风速的波动会引起风电机吸收无功的变化
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选择题【1】在R、L串联电路中,若R=30Ω,Xl=40Ω,则电路的阻抗值为( B )。
A.70ΩB.50ΩC.20ΩD.10Ω【2】风力发电机风轮吸收能量的多少主要取决于空气( B )的变化。
A.密度B.速度C.湿度D.温度【3】最常见的过电压保护措施是( B )。
A.快速开关B.阻容保护C.压敏电阻D.快速熔断器【4】滚动轴承如果油脂过满,会( D )。
A.影响轴承散热B.减少轴承阻力C.增加轴承阻力D.影响轴承散热和增加轴承阻力【5】微机的硬件系统是由( D )组成的。
A.输人与输出设备B.CPU与存储器C.运算器与控制器D.主机与外设【6】风力发电机组规定的工作风速范围一般是( C )。
A.0~18m/sB.0~25m/sC.3~25m/sD.6~30m/s【7】( A )是由一批风力发电机组或风力发电机组群组成的电站。
A.风电场B.风场C.核电站D.生物质电站【8】在设备档案中,( C )不属于原始资料。
A.⑷设备铭牌B.说明书C.缺陷记录D.出厂记录【9】当通过线圈的电流发生变化时,则由此电流所产生的、穿过线圈本身的磁通量也将随着发生变化,并在线圈中引起感应电动势,这种现象称为( D )。
A.互感B.感抗C.放电D.自感【10】用万用表直流档测正弦交流电压,其指示值为( D )。
A.电压有效值B.电压最大值C.电压平均值D.0【11】在人站立或行走时通过有电流的地面时,脚间所承受的电压称为( C )。
A.接地电压B.接触电压C.跨步电压D.变应电压【12】( C )是表征电感器储能能力的一个物理量,用符号L表示。
A.电容B.电导C.电感D.电导率【13】在国家标准中规定,使用"pitchangle"来表示( A )。
A.桨距角B.安装角C.掠射角D.倾角【14】在国家标准中规定,使用"downwind"来表示( C )。
A.阵风B.极端风速C.主风方向D.风障【15】带电体周围具有电力作用的空间叫( C )。
风电场并网对电网的影响有哪些在当今能源转型的大背景下,风力发电作为一种清洁、可再生的能源形式,得到了快速发展。
风电场的规模不断扩大,其与电网的并网运行也成为了电力系统中的一个重要环节。
然而,风电场的并网并非一帆风顺,它给电网带来了一系列的影响,需要我们深入了解和研究。
风电场的输出功率具有间歇性和波动性。
这是由于风能的随机性和不确定性所决定的。
风速的变化会直接导致风电机组输出功率的波动,而且这种波动在短时间内可能会相当剧烈。
当大量的风电机组并网时,这种功率波动会在电网中叠加和传播,给电网的频率稳定带来挑战。
电网频率是衡量电力系统运行稳定性的重要指标,如果频率偏差过大,可能会导致电网中的设备故障,甚至引发停电事故。
风电场的无功功率特性也对电网产生重要影响。
风电机组在运行过程中需要从电网吸收或向电网注入无功功率,以维持自身的电压稳定。
然而,不同类型的风电机组在无功功率的控制和调节能力上存在差异。
一些早期的风电机组可能无法有效地进行无功调节,这就可能导致电网局部电压的波动和偏差。
电压的不稳定不仅会影响电力设备的正常运行,还可能降低电能质量,给用户带来不良影响。
风电场的接入还会改变电网的潮流分布。
传统电网的潮流分布是基于固定的电源和负荷分布计算的。
但风电场的接入位置和出力大小是不确定的,这就使得电网中的潮流不再是固定不变的。
新的潮流分布可能会导致某些线路过载,而另一些线路则轻载,从而影响电网的输电效率和经济性。
为了应对这种变化,电网需要加强规划和改造,增加输电线路的容量或者调整电网的结构。
另外,风电场的故障穿越能力也关系到电网的安全稳定运行。
当电网发生故障时,风电机组需要具备一定的故障穿越能力,即在短时间内保持不脱网,并向电网提供一定的无功支持,以帮助电网恢复正常运行。
如果风电机组的故障穿越能力不足,大量风电机组在故障时脱网,将进一步加剧电网的故障程度,甚至可能引发连锁故障,导致大面积停电。
风电场的并网还对电网的电能质量产生影响。
海上风电场并网的影响及对策海上风电出力随机性强,间歇性明显,机组本身的运行特性和风资源的不确定性,使得风电机组不具备常规火电机组的功率调节能力。
因此,海上风电场并网会对电网的运行产生一定的影响,本章将从研究风电机组的电气特性出发,详细阐述风电出力的特点,进而指出风电场并网对电网的影响,最后给出相应的解决措施。
3.1 海上风电场并网的影响针对风速的随机性、间歇性导致海上风电功率的不确定性大,以及风电机组本身的运行特性使风电场输出功率具有波动性强的特点,需要从系统电压、频率以及系统的稳定性等方面研究海上风电场出力的特点和海上风电场并网对电网的影响,以提出相应的对策和解决措施。
3.1.1 风电出力的特点(1)风电出力随机性强,间歇性明显。
风电出力波动幅度大,波动频率也无规律性,在极端情况下,风电出力可能在0~100%范围内变化。
风电出力有时与电网负荷呈现明显的反调节特性。
风电场一般日有功出力曲线如图3-1所示。
图3-1 风电场一般日有功出力曲线可见,风电功率出力的高峰时段与电力系统日负荷特性的高峰时段(8:00—11:00,18:00—22:00)并不相关,体现了较为明显的反调峰特性。
一些地区全年出现反调峰的天数可占全年天数的1/3~1/2。
反调峰的现象导致风电并入后的等效负荷峰谷差变大,恶化了电力系统负荷变化特性。
(2)风电年利用小时数偏低。
国家能源局发布数据显示,2014年年底全国并网风电装机容量9581万kW,设备平均利用小时1905h。
其中,海上风电约38.9万kW,设备平均利用小时略高,可达到2500h左右。
(3)风电功率调节能力差。
风电机组在采用不弃风方式下,只能提供系统故障状况下的有限功率调节。
风电机组本身的运行特性和风资源的不确定性,使得其不具备常规火电机组的功率调节能力。
3.1.2 对电网的影响风电等可再生能源接入系统主要有以下问题:(1)通常风能资源丰富地区距离负荷中心较远,大规模的风电无法就地消纳,需要通过输电网输送到负荷中心。
变电站和配电站1.变电站变电站,改变电压的场所。
为了把发电厂发出来的电能输送到较远的地方,必须把电压升高,变为高压电,到用户附近再按需要把电压降低,这种升降电压的工作靠变电站来完成。
变电站的主要设备是开关和变压器。
按规模大小不同,小的称为变电所。
变电站大于变电所。
变电所:一般是电压等级在110KV以下的降压变电站;变电站:包括各种电压等级的“升压、降压”变电站。
变电站:“改变电压、控制和分配电能的场所。
规模小的称为变电所”。
变电站(SUBSTATION)是把一些设备组装起来,用以切断或接通、改变或者调整电压,在电力系统中,变电站是输电和配电的集结点。
变电站主要可分为:枢纽变电站、终端变电站;升压变电站、降压变电站;电力系统的变电站、工矿变电站、铁路变电站(27.5KV、50HZ);1000KV、750KV、500KV、330KV、220KV、110KV、66KV、35KV、10KV、6.3KV等电压等级的变电站;10KV变电所;箱式变电站。
变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施,它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。
变电站的主要设备和连接方式,按其功能不同而有差异。
变电站在特定的环境中;是将AC—DC—AC转换过程。
像海底输电电缆以及远距离的输送中。
有些采用高压直流输变电形式。
直流输电克服交流输电的容抗损耗。
具有节能效应。
1.1 工作原理变压器是变电站的主要设备,分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器(即高、低压每相共用一个绕组,从高压绕组中间抽出一个头作为低压绕组的出线的变压器。
电压高低与绕组匝数成正比,电流则与绕组匝数成反比。
变压器按其作用可分为升压变压器和降压变压器。
前者用于电力系统送端变电站,后者用于受端变电站。
变压器的电压需与电力系统的电压相适应。
为了在不同负荷情况下保持合格的电压有时需要切换变压器的分接头。
按分接头切换方式变压器有带负荷有载调压变压器和无负荷无载调压变压器。
第三部分风力发电基础试题1、风机的发展趋势:从(定桨距向变桨距)发展,从(定转速向变转速)发展,从(单机容量大型化趋势)发展2、目前风电市场上和风电场中安装的风力发电机组,绝大多数是(水平轴)、(上风向)、(三叶片)、(管式塔)这种形式。
3、风能的基本特性:( 风速. 空气密度与叶轮扫风面积. 风能密度. 叶轮气流. 风能的计算.)4、风速是(单位时间内空气在水平方向上所移动的距离.)风能密度是通过(单位截面积的风所含的能量)称为风能密度,常以(W\㎡)来表示。
5、评价风能资源开发利用潜力的主要指标是(有效风能密度)和(年有效风速时数)。
6、评估资源的主要参数主要有:(风电机组轮毂高度处的50年一遇最大10min 平均风速)(在切入风速和切出风速之间的风速分布的概率密)(度轮毂高度处的环境湍流标准差及其标准偏差)(入流角度)(风切变系数)(空气密度)7、风电场围观选址的影响:(粗糙度和风切变系数)(湍流强度)(障碍物影响)(尾流影响)。
8、湍流强度能够减小风力发电机组的风能利用率,同时增加风电机组的磨损,因此,可以通过增加风力发电机组的塔架高度来减小由(地面粗糙度引起的湍流强度的)影响。
9、风轮的减速比——它指的是(风轮叶片叶尖线速)与(来流风速)的比值。
风轮轴功率——它取决(与风的能量和风轮的风能利用系数.),即风轮的气动效率。
失速控制——主要是(通过确定叶片翼型的扭角分布,是风轮功率达到额定点后,减少升力提高阻力)来实现的。
贝茨功率系数——从风中含有的气流能量最额定大可以获取(59.3)%,从风中获取的(功率)与风中(包含的功率)之间的比例关系值。
变桨距控制——主要是通过(改变翼型仰角变化,即翼型升力变化)来进行调节的,变桨距控制多用于大型风力发电机组。
10、风力发电机的组成:机舱. 风轮. 塔架. 基础.11、机舱由底盘和机舱罩组成,机舱结构:(风轮叶片)、(风轮轮毂)、(风轮轴承)、齿轮箱、发电机、(底座)、偏航系统、(变频器)12、风轮是获取风中能量的关键部位,由(叶片)和(轮毂)组成,叶片具有空气动力外形,在气流作用下产生力矩驱动风轮转动,通过轮毂将扭矩输入到传动系统,风轮按叶片可以分为(单)叶片、(双)叶片、(三)叶片和(多)叶片风轮。
浅谈新疆风能资源的开发与利用韩波1) 张艳2)(1.中国华电集团公司新疆公司(830001) 2. 新疆电力设计院(830002))课题,发达国家都把开发可再生的清洁能源作为能源发展的重要措施,发展新能源对于保护环境、改善能源结构等有着重要的战略意义,风能被誉为绿色能源,风力发电是新能源开发中技术最成熟、最具有规模化开发条件和商业化发展前景的发电方式。
目前我国的风电装机容量为46万kW,约占全球风电装机容量的1.4%,发展风电对促进电力工业结构调整、减少环境污染、推进技术进步、培育新的经济增长点都具有重要意义。
目前风电开发在我国正逐步由试点阶段向大规模商业开发过渡,国家发改委已经起草了风力发电中长期发展规划,提出了到2020年全国建设2000万千瓦风电装机的目标,同时随着风机国产化率的不断提高,风电单位造价呈大幅降低的态势,风电资源也逐步变为可选择的具有竞争性的电力资源。
新疆风能资源十分丰富和优越,具有较大的开发价值和潜力,远期开发前景更为广阔,积极开发风力资源,发展洁净的风力发电是具有长远发展意义的。
1、新疆风能资源状况新疆风能资源十分丰富, 具有开发价值的有九大风区,即达坂城谷地风区、准噶尔盆地西部风区、吐鲁番盆地西部风区、哈密南北戈壁风区、百里风区、北疆东部风区、额尔齐斯河谷西部风区、阿拉山口—艾比湖风区和罗布泊风区。
新疆发展风电有着得天独厚的优势,风能可开发储量约2000万kW,居全国前列。
风区总面积达15.45万平方公里,全疆年平均有效风能密度在260kWh/m2以上,有效风速时间为3000小时,总蕴藏量约9100亿kW.h,发电装机容量可达1.82亿KW。
新疆的九大风区多处于戈壁上,地形平坦,可开发面积大,不用上山、填海,建场条件优越。
达坂城风区因其优越的地理位置和良好的风力资源成为新疆九大风区中开发较早、发展较快的风区。
达坂城风区位于中天山和东天山之间的谷地,西北起于乌鲁木齐南郊、东南至达坂城山口,谷地东北侧为博格达山,西南为齐尔斯山,长约60公里、宽约20公里,是南北疆冷热空气对流的通道,当北疆准噶尔盆地气压高于南疆时,谷地盛行西北风,当南疆气压高于北疆时,常刮东南风。
风电不确定性对电力系统的影响阐释摘要:风电不确定性具有波动性、间歇性、随机性以及模糊性等特点,会对电力系统的运行产生影响。
因此,本文针对风电不确定性对电力系统频率、电压、暂态稳定性、充裕性等带来的影响进行分析,目的是为确保电力系统的稳定运行,实现电力行业的可持续发展。
关键词:风电;不确定性;电力系统风电的波动行为以及间歇行为都有着较强的不确定性,这对于电力的可靠性、经济性以及电能质量等都会产生影响。
电力是促进我国更好发展的前提保障,也就是说电力的发展能够带动社会的发展与经济的进步。
因此,要在最大程度上保证电力系统的安全稳定运行,这样才能为社会市场提供充足电能,并保证电能质量。
所以,本文将针对风电不确定性对电力系统的影响相应内容进行阐述。
1、风电不确定性基本概述风电不确定性通常情况下主要包含两部分内容,分别是随机性与模糊性,或者是偶然性与非明晰性,它们的物理意义以及产生机理等有着一定的差异性。
随机性通常情况下主要是指,结果与给出的场景特征不完善。
随机性能够将其分为两种类型,分别是本质型与激励型。
本质型随机性主要是指,在没有随机因素的影响下,多维非线性都动力系统表现出来的随机性。
激励型随机性主要来源是是随机因素,研究工具是树立统计以及随机过程等。
模糊性随机通常情况下主要是指,事物自身概念并不清晰、在事物衡量过程中其尺度不明确,此类问题造成的分类不确定性就被称为模糊型随机性[1]。
模糊性与随机性会共同存在于研究对象中,但是由于预报方法缺乏完善性、主观判断缺乏准确性,会导致不确定性的影响范围会进一步扩大。
传统的统计回归方式只能实现对随机性的考虑与分析,对于模糊性的处理却是无法更好落实。
电力系统规划与运行期间,都会涉及到许多不同的不确定因素。
因此,对于不同因素的处理需要深入研究。
2、风电不确定性的风速波动性与间歇性风速通常情况下都有着较强的波动性与间歇性,如果从时域上对其进行分解,会将风速分为时间尺度的平均风速、时间尺度的脉动风速[2]。
如何在低压穿越中进行无功控制的分析摘要:风力发电作为主要的一种清洁的能源,是现代最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的发电方式之一,由于其在减轻环境污染、调整能源结构、解决偏远地区居民用电问题等方面的突出作用,越来越受到世界各国的重视并得到了广泛的开发和利用。
但是风力发电由于其自身特点,如何解决在低压穿越(low voltage ride through,简称lvrt)时,并向系统提供无功功率,支撑电压,甚至对于“电网黑启动”有着深远的意义。
一、前言电能质量中电压的状态主要是电压运行水平和电压稳定性,其中电压运行水平由系统无功功率的决定,而电压稳定性由系统无功功率能否维持动态平衡控制。
为此要改善系统电压运行状态,使得系统电压保持额定运行,必须保证系统无功供应充足。
虽说目前有很多新型风力发电机的出现,使得无功补偿已不再是电压稳定性的一个至关重要的因素,但是,异步发电机具有并网简单、结构简单、经济性、可靠性高等优点,使得异步风力发电机仍然是绝大多数风力发电场的主流机型。
然而异步发电机组的缺点是不具备无功控制能力,需要吸收大量的无功,约为额定功率的20%~30%,其吸收的无功功率一方面主要是为了满足励磁电流的需要;另一方面,为了满足转子漏磁的需要。
电网最常见的故障有单相和两相对地故障、相间故障以及三相短路故障等,本文只针对电网某处发生对称三相短路故障时的情况,分析研究风力发电机组的低电压穿越能力。
当电网某处发生三相短路故障时,电机因无法控制励磁电流而失去对电磁转矩的控制,转速会在短时间内快速加大。
当转速达到风力发电机的转速极限时就会引发刹车系统工作,导致风机退出运行。
此时风电机组若退出运行,系统功率将会出现大幅度波动,对电网故障恢复不利。
为此要求风力发电机组在一定的电网故障情况下,能够保持并网运行,同时向系统发出一定的无功功率,支撑系统电压恢复稳定。
二、风力发电系统仿真模型的建立2.1 风力发电系统仿真模型该仿真模型包括20台单机容量为750kw的恒速异步风力发电机,经35kv升压站再汇流母线后最后升压接入220kv的主电网,风电场与主网接口距离为10km。
风力发电对电力系统运行的影响摘要:风力发电作为一种绿色能源有着改善能源结构,经济环保等方而的优势,也是未来能源电力发展的一个趋势,但风力发电技术要具备与传统发电技术相当的竞争力,还存在一些问题有待解决,本文从风力发电对电力系统的影响入手,总结了风电网并入电网主要面临的一些技术问题,如风力发电场的规模问题,对电能质量的影响,对稳定性的影响,对保护装置的影响等;然后针对这此技术问题,综合比较了各国研究和工程技术人员在理论和实际运行方面的相关解决方案,指出各方案的优缺点,期待更加成熟的风力发电技术的形成,以建设我国具有自主产权的风电产业。
关键词:风力发电,电能质量,稳定性,解决方案0引言能源是推动社会进步和人类赖以生存的物质基础。
目前,全球能源消耗速度逐年递增,大量能源的消耗,已带来十分严重的环境问题,如气候变暖、生态破坏、大气污染等,并且传统的化石能源储量有限,过度的开采利用将加速其耗竭的速度。
在中国由于长期发电结构不合理,火电所占比例过大,由此带来了日益严重的燃料资源缺乏和环境污染问题。
对于可再生能源的开发和利用变得颇为急切。
在各种可再生能源利用中,风能具有很强的竟争力。
风能发电在技术上日趋成熟,商业化应用不断提高,是近期内最具有大规模开发利用前景的可再生资源。
经济性方面,风力发电成本不断降低,同时常规能源发电由于环保要求增高使得成本进一步增加;而且随着技术的进步,风力发电的成本将有进一步降低的巨大潜力。
我国的海洋和陆地风能资源很丰富,江苏位于东南沿海,海上风能资源有很大的开发潜力。
江苏省如东县建设了我国第一个风电场特许权示范项目。
该项目是国内迄今为止最大的风电场项目,其一期建设规模为100MW,单机容量1MW,100台风机,全部采用双馈感应发电机。
江苏省盐城也正在准备建风电场,但目前江苏乃至全国的风力发电技术都还不成熟。
大规模的风力发电必须要实现并网运行。
风电场接入电力系统的分析是风电场规划设计和运行中不可缺少的内容,是风力发电技术的三大课题之一(其余两项为风能储量调查与风力发电机组技术)。
风速的波动会引起风电机吸收无功的变化,当系统电压由于风电波动而下降时,机端无功补偿量也会下降,造成无功缺额的增大,进一步恶化电压水平,造成电网崩溃。
同时当风电机停机后,风电场的有功输出减少,无功需求也相应减少,系统会失去这部分无功负荷而导致电压水平偏高[7]。
为了解决这个问题,目前的变速风电机都能实现无功控制功能,从而提高系统电压的稳定性。
(2)当风电场容量在系统中所占比例较大时,其输出功率的随机波动会对电网的频率产生很大的影响。
当常规火电机组或调频机组的可调容量较小时,可能会出现备用不足的情况,从而造成较大的频率变化风速随时间的变化而变化,具有时间序列的趋势性和随机性,风电场的可靠性模型研究主要是确定风速的随机模型。
目前风速模型主要有三种:第一种为正态分布[45],通过历史数据的分析得到风速分布的均值和方差,则得到概率分布函数;第二种为Weibull 分布,其分布函数为:式中:c、k——和分布函数形状有关的因子;v——风速大小。
第三种为Rayleigh 分布,其分布函数为[44]:风速概率模型确定后结合风电机和常规机组的停运模型,可以产生整个系统的容量模型,从而可以评估整个发电系统的可靠性本文的主要研究工作包含三个方面,首先研究的对象为含有大量风电的电力系统,其次要研究这种系统的优化调度方案,另外,由于风电的引入给系统带来了更多的风险,因此需要考虑系统不确定性风险对系统的影响,最后形成一种合理有效的综合优化调度方法。
具体来说,本文的主要工作包括以下几个方面:(1)建立了合理的风电场模型,形成了从风速到风力发电功率的转化关系,为优化调度提供更合理的数据基础;(2)建立了含风电场电力系统的优化调度模型,模型中考虑了节能发电的目标函数,同时考虑了系统中各种类型的技术约束;(3)采用正交遗传模拟退火算法对上述调度模型进行求解,对算法的参数选择等方面进行相应的优化,通过优化计算得到最优解;(4)建立了基于不等概抽样法的日前调度风险评估模型,本课题研究的风险为充裕性风险,同时将风险模型结合到上述优化调度模型中,形成了计及风险的综合优化调度模型;(5)采用实际系统(上海电网)和机组组合测试系统进行算例分析,通过对结果进行讨论,评价模型、算法的优劣,分析风电对系统的影响,以及参数选择等问题对结果的影响。
(6)对本文的研究工作进行总结,并提出未来需要继续研究的问题第16 页类社会很早就开始了对风能的使用,例如帆船等,但是由于风速的波动性和人类技术条件的限制,对风能的大规模使用受到了限制,风力发电也是在近些年才得到广泛应用。
用测速仪来测量风速并记录下来,会发现风速是不断变化的,而且毫无规律可言,图2-1 显示了上海某风电场某日的风速波动曲线,从中可以看出风速的随机性是很强的。
风速信号在短期来看是一个随机信号,没有太大的规律性,可预测性较差,但是在较大的时间跨度和空间广度上来看,风速又具有一定的规律性。
例如,由于近地面的植被、建筑物等障碍物的影响,导致近地面风速较小,因此风速一般随高度的增加而增加;风速随季节变化而呈现周而复始的变化,这种变化是一种趋势性较强的周期性变化;另外,地势的起伏、地表温度等对风速都有一定的影响。
在研究风速时考虑它的规律性有利于提高风速预测的准确性。
图2-1 某风电场一天内的风速值Fig 2-1 Wind speed in one day of a wind farm风电机的基本原理是将风的动能转化为电能,因此风电机出力和风速密切相关。
正是由于风电的随机性造成了风电机出力的随机变化,虽然风电机的性能可以过滤部分随机量,但是总体上风机的出力还是呈现很强的随机性,尤其是当出现大风、小风等极端情况时,风电机可能停机而使系统产生较大的有功缺额。
2.2.2 风速预测本文采用实验室开发的风电场风速组合预测系统软件WFWSCOPSS 进行风速预测。
该软件采用模糊聚类预处理技术和考虑气象因素的组合预测模型,可提前一日预测144 点、48 点、24 点风速数据。
该软件采用多元线性回归、时间序列、灰色模型、神经网络模型四种预测模型构成的组合预测模型进行风速预测。
对于同一预测问题,可以选择任意一种模型进行预测,也可以选择任意几种模型进行组合预测,组合预测中不同模型的权重可以人为设定或用最小二乘法求解其最优组合。
这种预测方法可以结合几种预测模型的优势,有效的减小预测误差,提高预测精度。
随着风电场穿透功率的增加,风电场并网运行给电网带来的一系列影响越来越严重,足以破坏电力系统经济、安全、稳定、可靠运行的状态。
风电的原动力是风能,而风能具有较强的随机性和波动性,使得接入电网的风电穿透功率呈现剧烈的波动特性,风电功率的波动给系统带来的主要影响有:频率稳定、功角稳定、电压稳定、谐波、电压波动与闪变、网损及潮流的分布、系统备用成本、调度计划的制定、系统可靠性等诸多方面。
良好的风电场风电功率预测结果,可以让运行人员提前制定调度计划、安排机组出力及系统备用等相关措施,减少整体有功出力的波动,从而降低风电并网给系统带来的影响时间序列法。
时间序列法[10-12]是目前应用最多的方法,适于几个小时的短期预测。
只要通过对历史数据的分析,经过建模、模型识别、参数估计、模型校验等步骤,得到一个能够反映风速时间序列的数学模型,进而进行预测工作。
时间序列模型主要有自回归模型(AR)、滑动平均模型(MA)、自回归-滑动平均模型(ARMA)、累积式自回归-滑动平均模型(ARIMA)人工神经网络法。
人工神经网络法[8,14-16]适于一天的短期风速预测,使用历史样本反复训练模型参数,优化神经网络模型结构,具有很强的自适应能力,预测效果一般较好,但受训练样本的影响较大传统电力系统的供电电源及负荷都是可预测的,根据预测的负荷情况,很容易对机组进行经济调度,,发电计划和调度可以根据可靠的预测来制定。
当风电场并网后,一方面风电功率预测的精度有限,误差较大,给发电计划的制定带来困难,调频电厂,系统备用的计划制定也增加了一定难度。
文章[31]采用模糊技术分析了风电对系统调度的影响,提出将气象数据、历史风机出力、风电预测误差作为制定调度计划的参考依据。
另一方面,风电机组出力的随机波动,增加了调频电厂及系统备用的频繁变化,大大增加了系统运行的经济成本,同时,一旦调频机组或备用响应速度过慢或不足,都可能破坏系统的稳定。
为了减轻风电并网对系统发电计划和调度的影响,就要提高风电功率预测的精度、增加系统调频调峰的响应速度或采取联合调度的方式[32]。
2.3.2 对电压的影响除了双馈型风力发电机的无功是可调节的,一般的风力发电机都是异步电动机,需要吸收系统的无功,风电机组无功需求的变化,将会给系统电压稳定带来威胁,威胁的严重程度与风电机组的类型、控制系统、电网无功补偿装置有关,此外,还受风电场风机的塔影效应、偏航误差以及风剪切等因素的影响。
文献[33]对风电机组引起的电压波动进行了仿真,由于仿真风电机组容量占系统比例较小,引起的电压波动在允许范围内。
文献[34]以山西北部的末端电网接入一定规模的风电机组为背景(均为双馈型风电机组),分析风电场并入不同电压等级后,风电机组功率变化、功率因数变化、系统运行方式以及并网距离等因素与风电机组对系统电压影响的关系,指出,风电功率的波动对系统电压的影响较小,风电机组功率因数的变化对系统电压影响较大,风电并网处电压等级越高,风电机组功率及功率因数的变化对系统电压的影响越小。
此外,系统的运行方式也在一定程度上会增加风电机组功率波动对系统电压的影响,风电机组并网距离越长,对系统电压影响越严重。
目前风电场大多采用双馈型风力发电机,无功的流动方向及功率因数都是可以控制的,因此,风电机组功率的波动对系统电压波动的影响不会太大。
2.3.3 对电网功角稳定及频率稳定的影响功角稳定是电力系统静态稳定的重要指标之一,风电接入系统后,由于有功出力可能出现剧烈波动,如果系统备用及调频电场不能及时平衡有功的供求关系,系统功角稳定就可能遭到破坏,一旦风电引起线路潮流的变化超过或相当于用电负荷的30%左右时将破坏电网的功角稳定[35]。
风电机组对电网频率的影响与对功角稳定的影响是同步的,风速的频繁变化,导致风机转速的频繁波动,造成风电机组频率的连续波动,不但影响系统的频率稳定,也会进一步加大了对功角稳定的威胁。
不同类型的风电机组对电网的频率影响程度不同,文献[36]比较了恒速风电机组与双馈型风电机组对电网频率的影响程度,指出恒速恒频风电机与系统频率关系密切,能够及时响应系统频率的变化,而变速恒频风电机组由于与电网频率完全解耦控制,响应速度慢。
2.3.4 对继电保护的影响当风速在风电机组启动风速附件波动时,风电机组可能进入电动机运状态运行,此时系统的潮流方向将会改变,引起保护装置误动作。
文献[37]通过模拟含风电场的系统在不同点发生故障时,风电机组对短路电流的贡献指出,应该结合风电机组运行特点及接入点的情况,恰当选择保护类型及整定值。
文献[50]使用MA TLAB的动态仿真工具SIMULINK,对包含风电场的单机无穷大电力系统发生联络线故障时进行动态仿真。
通过分析双馈发电机不同故障类型下的故障电压、电流曲线,指出风电场应采用适应性保护2.3.5 对系统可靠性的影响风电功率的不可预测性及不稳定性,增加了电力系统可靠性评估的难度,分析含风电的系统可靠性是必要的。
蒙特卡罗仿真法是电力系统中常用的可靠性分析方法,文献[51]在风力模型、风机模型及风电场模型的基础上,建立了基于蒙特卡罗仿真法的风力发电容量可信度模型,该模型考虑了不同风电场间的相关性,并建立了各个风电场的可信度指标。
文献[52]考虑了更多影响风电可靠性评估的因素,如风电机组的功率特性、风电机组的停运概率、塔影效应等,分析了风电场输出功率的统计规律。
文献[53]提出一种可靠性费用评估模型,提出健康状态概率和风能利用效益系数两个概念指标,并用这两个指标评估风电场的可靠性时间序列模型的建模在进行预测工作前,需要对历史数据组成时间序列,在通过分析序列样本间的自相关特性与偏相关特性,即所谓的模式识别,确定序列满足哪一种时间序列模型,最后经过参数估计确定模型参数,得到预测模型模型识别计算时间序列的自相关函数ρk 和偏相关函数ak k后,通过下面的判据判断其应该属于AR、MA、ARMA中的哪一个模型。
其判据为,如果对有限个样本进行计算得出的自相关函数ρk具有“截尾”性,则认为该样本序列是MA序列;如果对有限个样本进行计算得出的偏相关函数 a kk具有“截尾”性,则认为该样本序列是AR 序列;如果对有限个样本进行计算得出的自相关函数ρk和偏相关函数a kk都具有“截尾”性,则认为该样本序列是ARMA序列。