地区电网风电穿透功率极限仿真研究

风电穿透功率极限研究方法分析
殷程;王娟娟;赵闻蕾
【期刊名称】《电器与能效管理技术》
【年(卷),期】2014(000)011
【摘要】在分析了风电对电网可能产生影响的基础上,研究了风电穿透功率极限的现有研究方法。

归纳总结了不同方法的研究思路和计算方式,分析了优缺点,从而为风电穿透功率极限的进一步精确计算捋清了思路,提出了需解决的问题,并总结了可提高风电穿透功率极限的措施。

【总页数】5页(P34-38)
【作者】殷程;王娟娟;赵闻蕾
【作者单位】大连交通大学电气信息学院,辽宁大连116028
【正文语种】中文
【中图分类】TM614
【相关文献】
1.风电穿透功率极限研究方法分析
2.风电场与电网的匹配——风电场穿透功率极限的确定及其探讨
3.风电场与电网的匹配风电场穿透功率极限的确定及其探讨
4.基于动模实验的风电穿透功率极限研究
5.风电场与电网的匹配风电场穿透功率极限的确定及其探讨
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基于AGC控制系统的风电场穿透功率的研究云天吉;翁莎莎【摘要】风电场穿透功率的分析是风电场规划和运行的一项重要内容.由于风能的随机性,风电场与常规能源电厂有本质的区别,风电场的输出功率是随机的.风电功率的注入改变了电网的潮流分布和电压分布,有些情况下,可能使电网的电压越限和线路过负荷,因此,影响风电场穿透功率的主要问题是电网约束.为了充分利用风能资源,保证风电场和电力系统的正常运行,该文提出了利用电力系统自动发电控制(AGC)技术提高风电场穿透功率极限的方法.【期刊名称】《华北电力技术》【年(卷),期】2011(000)011【总页数】7页(P1-7)【关键词】自动发电控制;风力发电;穿透功率极限【作者】云天吉;翁莎莎【作者单位】海南省电力设计研究院,海南海口570203;海南电网电力调度控制中心,海南海口570203【正文语种】中文【中图分类】TM6140 引言随着电网规模的不断扩大和自动化水平的不断提高，具备自动发电控制(AGC)功能的机组在电网中的比重越来越大，自动发电控制技术已成为现代电网运行中不可缺少的手段，它正在维持电力系统频率合格稳定、控制网际电力电量交换按计划运行以及使电网经济运行等方面发挥重要作用。

AGC的主要功能是当系统负荷波动时调整发电机组出力，实现任意时刻电能的供需平衡，从而将系统频率和联络线交换功率维持在计划值，并使每台发电机组最经济的带负荷[1]。

随着能源问题和环境问题的日益突出，作为一种新型的可再生能源，风力发电具有环境友好、技术成熟、全球可行的特点，并具有20年的良好运行记录，越来越受到人们的重视。

2009年以来，为有力拉动内需，保持经济社会平稳较快发展，政府加大了对交通、能源领域的固定资产投资力度，支持和鼓励可再生能源发展。

作为节能环保的新能源，风电产业赢得历史性发展机遇，发展势头迅猛，2010年全国累计风电装机容量已突破30 000 MW，海上风电大规模开发正式起步。

DOI:10.19392/ki.1671-7341.201822156基于动模实验的风电穿透功率极限研究秦㊀磊㊀姜天斌鲁能新能源(集团)有限公司内蒙古分公司㊀内蒙古呼和浩特㊀010000摘㊀要:利用动模实验模拟含风电场的地区电网,验证系统联络线从500kV主网吸收功率时情况下发生三相短路故障时的风电穿透功率极限值,并得出频率是制约该地区电网风电穿透功率极限值的主要因素㊂关键词:动模实验;风电穿透功率极限;频率㊀㊀风电功率波动或由于其他原因,可能致使整个风电场与大电网解列,这种情况发生时会导致电网有功出力与负荷消耗之间的瞬时不平衡,如果系统内常规机组不能够快速响应风电波动,这将危及电网安全稳定运行㊂另外,风电机组输出功率的波动也会导致系统电压频率的不稳定甚至会超出允许范围,严重时可能会使系统失去稳定㊂因此,为确保风电并网后系统安全稳定运行,求解满足安全稳定运行条件下系统可以接受的最大风电装机容量,进而计算系统的穿透功率极限,是当前十分紧迫和有意义的研究课题㊂1动模实验及实验方案1.1动模实验模拟研究通常采用两种模型:数学模型和物理模型㊂电力系统动态模拟就是一种研究电力系统动态特性的物理模拟,其实质是在实验室中建立电力系统的特性㊂电力系统物理模拟的内容主要有:①同步发电机㊁同步调相机;②原动机和调速系统的模拟;③输电线路的模拟;④电力变压器;⑤负荷的模拟;⑥系统中其他元件的模拟㊂1.2实验方案1.2.1暂态稳定判据a㊁系统中最低节点电压低于0.75p.u且持续1s㊂b㊁系统频率波动范围ʃ0.2Hz且持续1s㊂1.2.2实验方案在动模实验室中以上述某地区电网为原型,计算了三相短路发生在地区电网通过联络线从500KV主网吸收功率时的风电穿透功率极限值㊂1.2.3分析步骤a㊁先假设一个较小的风电穿透功率极限值,按照此值设置负荷大小及风力发电机组出力情况,然后按照工况要求设置常规机组出力情况,检验此时当系统联络线上发生三相短路故障时,系统频率㊁电压是否符合暂态稳定要求㊂b㊁若系统频率㊁电压满足暂态稳定要求,则增大风电出力统负荷的比例㊂由于考虑到模拟风电机组容量的限制,在增大风电出力与系统负荷的比值过程中,系统的负荷也需变化㊂c㊁若系统频率㊁电压依然满足要求,则继续增大风电容量占系统负荷的比例,继续如上实验工作㊂直到系统电压㊁频率将近达到临界失稳时,那么近似认为此次无失稳情况下的风电出力与系统总负荷的比值即为该种工况下的风电穿透功率极限值㊂2基于动模实验的风电穿透功率极限研究按照上节所述实验方案和分析步骤,渐增大风电出力与系统负荷的比例㊂每次试验的波形通过实验室中的示波器记录下来,观察电压㊁频率波形,找到临界失稳时的风电出力与系统负荷的比值,即近似认此值为该工况下的风电穿透功率极限值㊂课题分别列出了风电出力与系统负荷的比例小于风电穿透功率极限值的情况㊁等于风电穿透功率值的情况㊁大于风电穿透功率值情况下的波形,直观形象的显示了风电所占比例大小对系统的影响㊂2.1风电出力与系统负荷的比例小于风电穿透功率极限的情况当系统联络线上发生三相短路故障时,故障后系统频率经过一段时间的波动后,在规定时间内恢复到故障前的值50Hz;三相短路发生时,系统电压瞬时降低,波动过程很短,经过极短的时间电压最终稳定1.00pu㊂系统中常规机组通过增加有功出力来调节系统频率,最终使系统的频率恢复到规定值,通过对比发电机组的有功出力可知,当系统发生三相短路故障时,不同节点的常规机组,有功出力波动程度不同,对维持系统频率稳定所做的贡献是不同的㊂2.2风电出力与系统负荷的比例等于风电穿透功率极限的情况系统发生三相短路故障时,系统频率和电压均下降,最低时分别为49.5Hz和0.56pu,但很快恢复稳定㊂频率能在1s内从49.8Hz恢复到50Hz,系统电压持续低于0.75pu的时间也未超过1s㊂火电机组出力变化时可知常规机组可通过调整有功出力来调整系统频率的变化㊂2.3风电出力与系统负荷的比例大于风电穿透功率极限的情况随着风电所占比例的不断增加,在发生三相短路故障时,系统频率㊁电压的波动程度加剧㊂经过大量实验发现,在地区电网向主网吸收功率的情况下,以三相短路为扰动情况时计算所得的风电穿透功率极限为9.2%㊂3结论利用动模实验室模拟了风电场的地区电网,计算发生三相短路故障时的风电穿透功率极限值㊂通过观察不同风电出力与负荷比例时,系统电压㊁频率㊁常规机组出力的变化情况得出(1)频率约束是制约该系统风电穿透功率极限值的主要因素㊂(2)当系统发生三相短路故障时,系统电压的恢复速度比系统频率恢复速度快㊂参考文献:[1]宋联庆,何进武,阎广新,等.并网风电场穿透功率极限确定方法探讨[J].可再生能源,2009,06.Vol.27(3):36-40.[2]廖萍,李兴源.风电场穿透功率极限计算方法综述[J].电网技术,2008,05.Vol.32(10):50-53.[3]张俊,晁勤,段晓田,等.动态约束下的风电场最大可接入容量研究[J].电力系统保护与控制,2011,02.Vol.39(3): 62-67.771㊀科技风2018年8月水利电力. All Rights Reserved.。

风电场穿透功率极限计算方法研究随着可再生能源的发展，风电场日益重要，但是如何有效控制风电场穿透功率极限变得尤为重要。

为此，本文重点研究了风电场穿透功率极限的计算方法。

一、本原理1、风电场穿透功率极限的计算方法以及前提条件风电场的穿透功率极限计算方法的基本原理主要依赖于一下两个参数。

首先，风电场的风机装机容量，用来衡量风电场的风电功率，其容量计算公式为：有功功率＝风机装机容量×风速3/2。

此外，考虑到风电场穿透功率极限对系统和网络发电质量有影响，还需要考虑到系统损耗，用η表示，其容量计算公式为：η×风机容量。

2、风电场穿透功率极限计算方法基于以上两个参数，风电场穿透功率极限的计算公式可以表示为：Pth=×风机容量× [1-(Vcut-Vwind) / (Vrated-Vwind)]^2中，Pth为风电场穿透功率极限，η表示系统损耗，Vcut为过静止风速，Vwind为风机投入运行风速，Vrated为风机额定风速。

二、用当风机投入运行时，由于风速会经过不同的变化，风电场穿透功率极限也会随之发生变化。

因此，采用上述计算方法可以有效控制风电场穿透功率极限。

控制穿透功率极限的具体步骤如下：1、根据风电场风机的容量，确定风电场穿透功率极限的额定值。

2、根据实时风机风速和穿透功率极限的额定值，用风电场穿透功率极限计算方法计算穿透功率极限，并进行实时调整。

3、根据穿透功率极限，对风电场发电效率进行调整，以保证发电质量。

三、论综上所述，风电场穿透功率极限的计算方法是风电场控制发电质量的有效手段。

基于此，需要更多的研究来提高计算方法的准确性和有效性，以满足不断发展的可再生能源技术的要求。

2008年 第5期 商品储运与养护第30卷 总第167期 STORACE TRANSPORTATION & PRESERVATION OF COMMODITIES【收稿日期】2008-03-17【作者简介】廖俊龙，福建电力培训中心。

·设备与设施·风电穿透功率极限的计算与分析□ 廖俊龙（福建电力培训中心，福建 福州 350009）【摘 要】建立了异步发电机的稳态数学模型，表明风电穿透功率极限是系统的网络结构、风电并网节点位置、负荷水平、机组的最小出力限制、系统对电压水平的要求、风电场无功补偿容量等因素综合作用的结果，制约系统风电穿透功率水平的主要原因是风电功率注入引起的节点电压越限。

【关键词】风电穿透功率极限；异步发电机；潮流计算【中图分类号】 ○212 【文献标识码】 B 【文章编号】 1007-4538（2008）05-0104-02Calculation and analysis on the Wind power penetration limit□ LIAO Jun-long (Fujian electric power training center,Fuzhou 350009,China)【Abstract】This paper establish a steady-state asynchronous generators mathematical model,showed that wind power is the ultimate power through the network structure, wind power and network node location, load level, the smallest unit of output restrictions, the voltage level of system requirements , Wind farm capacity of reactive power compensation factors such as the result of restricting power system wind power penetration level of wind power is the main cause of the node into the voltage limit.【Key words】wind power penetration limit; asynchronous generator; flow calculation风电穿透功率是指系统中风电场装机容量占系统总负荷的比例。

考虑自组织临界条件的区域电网风电极限渗透功率评估方法张宇童;汪樟垚;雷怡菲;吴东韶;程韧俐;华栋【摘要】随着电力系统中风电装机容量的不断增长,如何评估已有区域电网的最大风电极限渗透功率成为了一个重要问题.通过分析复杂电力系统的自组织临界性,提出了基于区间最优潮流的连锁故障模型来评估系统风电极限接入容量的新方法.该方法将风电出力的波动性建模为区间数,通过区间连锁故障模型模拟在风电比例不断增长情况下的电网连锁故障概率与连锁故障规模的规律,获得电网出现自组织临界特性时的风电渗透平均功率,并以此作为电网的最大风电渗透容量.通过在 IEEE30 节点系统和 IEEE118 节点系统上的仿真实验,验证了该方法可合理地测量电力系统的极限风电接入容量.%With the increase of installation of wind energy in power systems, it has become a great challenge to evaluate the maximum wind energy limit penetration of a given regional power grid. By analyzing the self-organized criticality of complex power systems, a method based on interval Optimal Power Flow (OPF)cascading failure model to evaluate the maximum wind penetration is proposed. This method models the wind power output uncertainty as an interval number to form the interval cascading failure model based on interval OPF of power grids. With the increasing wind power penetration, the rules between the probability and scale of cascading failures can be discovered. The maximum wind power penetration is determined by the average of wind power when the power grid exhibits the self-organized criticality. Simulation experiments on IEEE 30-bus system and IEEE 118-bus system verify that the proposed methodis a reasonable quantitative measurement method for assessing the wind power penetration limit of a power system.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2019(047)002【总页数】7页(P9-15)【关键词】风能波动性;区间潮流;自组织临界;连锁故障;风险评估【作者】张宇童;汪樟垚;雷怡菲;吴东韶;程韧俐;华栋【作者单位】深圳供电局有限公司,广东深圳 518001;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410012;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410012;湖南大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410012;深圳供电局有限公司,广东深圳 518001;华南理工大学电力学院,广东广州 510640【正文语种】中文风力发电技术是所有可再生能源中最有前景并且发展最迅速的技术之一[1]。

风电场与电网的匹配--风电场穿透功率极限的确定及其探讨发表时间：2018-04-11T15:50:20.597Z 来源：《电力设备》2017年第32期作者：平新玮[导读] 我国也是世界上最早利用风能的国家之一。

早在2000年前,利用风能驱动的帆船已在水面航行。

明代的灌溉用风力水车及相关风力机械都是我国早期利用风能的痕迹。

(新疆新能源研究院有限责任公司)一、引言风是人们非常熟悉的一种自然现象，是地球表面大气层各处之间存在气压差的结果。

人类利用风能已有数千年的历史，在蒸气机发明以前风能曾经作为重要的动力，诸如埃及、荷兰、丹麦等国都是世界上较早普遍利用风能的国家。

古埃及利用风能磨粮食；18世纪中叶，荷兰就有了2000多座用于抽水等用途的风车。

我国也是世界上最早利用风能的国家之一。

早在2000年前,利用风能驱动的帆船已在水面航行。

明代的灌溉用风力水车及相关风力机械都是我国早期利用风能的痕迹。

虽然，在蒸气机出现之前，风车是动力机械的一大支柱，但是在其后随着煤、石油、天然气的大规模开采和廉价电力的获得使曾经被广泛应用的各种风力机械,由于成本高、效率低、使用不方便等等原因逐渐被淘汰。

我国是一个风力资源非常丰富的国家之一，据研究资料介绍，全球可开发利用的风能达 KW，而我国大陆地区就有 KW。

东南沿海、内蒙古北部新疆甘肃等地区属于风能资源丰富的地区，平均风速不小于6m/s，有效风能密度不小于，有很好的开发利用条件和前景。

风能属于可再生能源。

从可持续发展角度看,选择风力发电可以延缓煤、石油、天然气等常规能源日益严峻的枯竭趋势。

目前能源的枯竭趋势日益严重，近些年发生的不必要的局部战争也消耗了大量的化石资源，从而导致有限的化石遗产的枯竭，给下一代只留下灾难和不幸，而不是幸福和美好的家园。

风电具有明显的环境效益，主要表现在它不排放任何有害气体和不消耗水资源。

这些有害气体可引起人的各种疾病、产生酸雨、温室效应等毁灭性灾害。

计及风速波动特性的风电穿透功率极限计算周宇;吴峰;黄俊辉;乔黎伟【摘要】随着风电接入电网的容量日益增加,系统本身的调峰能力、电网输送空间和安全裕度成为制约电网消纳风电的因素;风速及风电系统的随机波动特性给系统的运行带来冲击和影响,并且风电的接入增加了系统节点电压、频率和支路潮流的随机波动性.基于风电场穿透功率极限的概念,从随机过程的角度分析出风速随机波动特性,提出了风速随机波动特性修正的风电场穿透功率极限优化算法.采用IEEE 30节点系统算例进行了对比验证.研究结果表明,该方法实现了对风电出力随机性的客观描绘,提高了风电并网容量规划方案的灵活性和可靠性.【期刊名称】《电网与清洁能源》【年(卷),期】2015(031)004【总页数】6页(P113-118)【关键词】风电场;风电穿透功率极限;随机过程;风速波动特性【作者】周宇;吴峰;黄俊辉;乔黎伟【作者单位】河海大学能源与电气学院,江苏南京210098;河海大学能源与电气学院,江苏南京210098;江苏省电力公司电力经济技术研究院,江苏南京210009;江苏省电力公司电力经济技术研究院,江苏南京210009【正文语种】中文【中图分类】TM621风力发电是目前技术最为成熟的可再生能源发电方式，随着风电机组单机容量和风电场规模的不断扩大，大型风电场并网运行对电力系统的影响越来越明显［1-2］。

为了能在系统正常运行的前提下尽可能地利用风能［3］，确定一个风电场的穿透功率极限及其影响因素就成为了规划设计风电场时迫切需要解决的问题［4］。

目前国内外研究风电穿透功率极限的方法主要分为校验类和优化类方法。

校验类方法通常先假设所研究风电场可容纳的机组容量的最大值，然后进行仿真分析。

文献［5］利用双馈感应发电机模型模拟昆士兰州电网的运行，从而研究分析了风电并网时系统阻尼性能的灵敏度对装机容量的影响。

文献［6］分别对电力系统静态和动态特性进行了仿真分析，测定了装机容量大小对节点电压的影响。