风电引起电压波

1、风电引起的电压波动风电引起的电压波动与闪变的仿真研究与闪变的仿真研究 主讲人：孙磊主讲人：孙磊组员：袁晨组员：袁晨 张林张林 路恒达路恒达 单咸春单咸春1)基本风 基本风反映了风电场平均风速的变化，可根据风电场测风所得的实际数据采用极大似然法来确定Weibull 分布参数，并由此计算基 本风Vwb。2)阵风 阵风用来模拟风速突然变化的特性，常用来分析风力发电系统对电网电压波动的影响。 渐变风 用渐变风来模拟风速的渐变特性。4)噪声风 为描述风速变化的随机特性，可 用随机噪声风速来模拟。一、一、风速的数学模型风速的数学模型1 风轮机模型 风力机主要由叶片、轮毂、齿轮箱和联轴器等传动装置组成。2

2、风力发电机模型1）异步风力发电机定子电压方程为式中：Us、Ie、r 分别为发电机定子电压、电流和电阻；x、E 分别为异步发电机暂态电抗和暂态电势。2）异步风力发电机转子运动方程为式中：Tj 为异步发电机惯性时间常数；Pe 为风力发电机电磁功率；s 为异步发电机滑差。二、含风电的电力系统仿真模型二、含风电的电力系统仿真模型E e I )x j (r- sU)()1 (1dtdsmejPPsT3 ）异步风力发电机电磁暂态方程为 式中：x=x1+xm， 其中x1 和xm 分别为异步发电机定子电 抗和 激磁电抗标幺值； Td0 为定子绕组开路转子绕组的时间常数； f0 为系统频率。4）风力发电机电磁功

3、率方程为ETfjsIxxjEdtEdTded0002)()(eeeIERP风电场经升压变通过输电线路并入电网，其电压降落方程为:其中： 分别是风电场高压母线电压、 无限大系统电压、输电线路传输电流； R 为输电系统电阻与系统等值电阻之和； X 为输电系统电抗与系统等值电抗之和。1)(IjXRUUxtwgwgUxtU1I. 负荷多项式模型主要包括恒阻抗、恒电流、恒功率负荷模型。3 输电系统模型4 负荷模型三、电网强度对风电系统电压波动的影响三、电网强度对风电系统电压波动的影响 并网风电机组在启动停止和运行过程中都会产生电压波动和闪变，此外引起电压波动的因素还很多，如风电场平均风速和湍流强度、风电

4、机组类型和控制系统特性以及风电机组所接入系统的电网结构等.风电场高压母线至无限大系统的输电线路两端的电压差为：NUQRPXjQXPRU)(式中：Q、P、UN 分别为注入系统的有功、吸收的无功功率和额定电压。忽略虚部分量得到:求微分得到： 由此可知，风电场风速随机变化引起注入系统的有功功率P 和无功功率Q 的变化，造成电压波动与闪变。其中，线路电阻和电抗是影响风电机组引起电压波动变化量的重要因素，合适的线路电抗与电阻比可以使有功功率引起的电压波动被无功功率引起的电压波动补偿掉，从而使总的平均闪变值有所降低。同时，在电抗X 中有相当大的比重是系统等值电抗，系统等值电抗与短路容量成反比，系统短路容量

5、越大，电源等值阻抗越小，风电机组引起的电压波动越小。NUQXPRUNUXQdRPdUd)()()(四、四、Matlab 仿真分析仿真分析4.1 含风电电网的仿真建模含风电电网的仿真建模 风电场经升压变通过30km 长的输电线路并入电网，含风电场的电网主接线见图1。图中：B1、B2、B3 为母线；C 为补偿电容；R1 和X1 分别为线路电阻和电抗；RT 和XT 分别为变压器电阻和电抗。不同风速下风力发电机组输出功率特性如图：4.2 仿真分析及改进措施仿真分析及改进措施1）风电场附近电网的电压波动2）线路电抗与电阻比对电压波动的影响线路电抗与电阻比是影响风电机组引起电压波动和闪变的重要因素 合适的线路电抗与电阻比可以使有功功率引起的电压波动被无功功率引起的电压波动补偿掉，因此在风电场接入电网设计时，需要合理选择输电线路材料。3）电网的短路容量对电压波动的影响。电网的短路容量不同时，风电场高压母线B2 电压波动部分曲线分别如图1115 所示。 比较上图，在风电场接入电网的规划设计阶段，需要计算分析，通过选择合适的并网点和电压等级抑制电压波动和闪变。五、五、 结论结论1）线路电抗与电阻比是影响风电机组引起电压波动和闪变的重要因素，合适的线路电抗与电阻比可以使有功功率引起的电压波动被无功功率引起的电压波动补偿掉，因此风电场接入系统的线路