基于静态电压稳定和暂态稳定的风电穿透功率极限研究

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风电作为一种可再生能源,在一定程度上缓解了当前的能源危机,近年来不断被大规模列装,然而风电的过量接入会威胁系统的稳定运行。一方面,当大规模风电场经送出线路向电网输送电能时,其升压变压器和线路上的无功损耗会使系统静态电压稳定性降低;另一方面,风电场并网会改变系统原有的潮流分布和惯量,影响系统暂态稳定性。因此,在风电场规划建设中,分析研究其穿透功率极限具有重要意义。本文基于静态电压稳定和暂态稳定,结合数学优化模型和动态仿真法,提出了一种风电穿透功率极限计算方法。具体研究内容如下:(1)建立含风电系统的连续潮流模型。基于公式推导,分析风电场经送出线路并网对系统静态电压稳定性的影响。考虑负荷裕度计算过程中负荷增长方向的区域不均衡和随机性,定义负荷增长系数,为后续求解基于静态电压稳定的风电穿透功率极限奠定理论基础。(2)计及系统静态电压稳定性,同时考虑风速以及负荷增长方向的随机性,以风电场装机容量最大、负荷裕度期望值最大和负荷裕度标准差倒数值最大为目标函数,提出风电穿透功率极限多目标机会约束优化模型。采用由极限学习机和多目标骨干粒子群算法组成的混合智能算法来求解模型的Pareto解集。在改进的IEEE30节点系统中对上述模型和算法进行验证分析,根据优化结果来分析各目标函数间的相互关系,并依据负荷裕度下限值,确定和分析风电场接入给定节点及送出线路阻抗不同时系统基于静态电压稳定的风电穿透功率极限。(3)运用PSD-BPA软件研究含双馈风电场3机9节点系统的暂态稳定性,仿真分析风电场装机容量及故障点位置变化对系统暂态稳定性的影响,仿真结果可为后续制定基于暂态稳定的风电穿透功率极限求解流程提供思路和依据,也表明计算风电穿透功率极限时进行暂态稳定校验的必要性。最后,将基于静态电压稳定的风电场最大装机容量作为风电场并网容量基准值,仿真校验此容量下改进的IEEE30节点风电场并网系统的暂态稳定性,最终确定暂态稳定约束下的风电穿透功率极限,此值即为基于静态电压稳定和暂态稳定的风电穿透功率极限。
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