大型风力发电场并网对电力系统运行性能的影响分析3.pdf

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1、大型风力发电场并网对电力系统运行性能的影响分析3姚 娟,马临超(河南机电高等专科学校 电气工程系,河南 新乡453002)摘要:大型风电场并网运行将会对电力系统造成较大的影响,如谐波、无功功率、电压波动、频率控制等,文中分析了大型风力发电场并网对电力系统正常运行造成的影响。关键词:电力系统;风力发电场;并网;仿真中图分类号:TM614 文献标识码:A 文章编号:100822093(2006)0420022202 风速和风向的变化,影响着风力发电机发出的功率,风电场存在的主要问题有谐波、无功功率、电压波动、频率控制等。为了进一步提高风力发电在电力系统中所占的比率,消除风电发展的障碍,减少风电对系

2、统的影响,必须对系统中风电场的容量作一定的限制1。本文介绍了大型风电场并网的三种方式,重点分析了整流逆变并网时风力发电机的容量和转速对电力系统节点电压和频率的影响。1 风力发电机并网控制方式风力发电机的并网控制直接影响到风力发电机能否向电网输送电能以及机组是否受到并网时冲击电流的影响。并网控制装置有软并网、降压运行和整流逆变三种方式2。软并网装置:异步发电机直接并网时,其冲击电流达到额定电流的68倍,为了减少直接并网时产生的冲击电流及接触器的投切频率,在风速持续低于启动风速一段时间后,风力发电机才与电网解列,在此期间风力发电机处于电动机运行状态,从电网吸收有功功率。降压运行装置:软并网装置只在

3、风力发电机启动时运行,而降压运行装置始终运行,控制方法也比较复杂。该装置在风速低于风力发电机的启动风速时将风力发电机与电网切断,避免了风力发电机的电动运行状态。整流逆变装置:整流逆变是一种较好的并网方式,它可以对无功功率进行控制,有利于电力系统的安全稳定运行,缺点是造价高。随着风电场规模的不断扩大和大功率电力电子设备价格的降低,将来这种并网装置可能会得到广泛的应用。风电场接入电力系统的方案主要由风电场的最终装机容量和风电场在电网所处的位置(即:距离电网区域变电站的远近)来确定。本文采用了整流逆变的并网方式。2 大型风力发电场并网对电力系统电压及频率的影响风电场输出功率的波动对于电网电压及系统频

4、率的影响会随着风电比例的提高而加剧。在风电比例较高的电网,风电场输出功率及系统负荷的变化,使得电网稳定运行的问题成为一个主要的问题。风力发电场并网后,电力系统的运行方式应作出相应的调整和优化,否则系统的电能质量和动态稳定性将受到显著的影响。本文设计了风电场并入系统后的 数 学 模 型,利 用 电 力 系 统 分 析 综 合 程 序(PSASP),模拟仿真了风电场接入电力系统后对系统电压及频率等的影响3。2.1 系统模型的建立本仿真实验采用IEEE(New England)39节点系统,应用PSASP对含有大型风力发电场的电力系统运行进行了动态仿真。该系统中,风电场通过节点8接入系统,系统主接线

5、如图1所示。系统中除风电场外其他发电厂总装机容量为7050 MW,系统最大负荷为6097MW。假设风电场额定容量为300MW,约占系统最大负荷的5%。2.2 电力系统分析综合程序(PSASP)简介电力系统分析综合程序是一套具有高度集成性、开放性和自主知识产权的大型软件包。PSASP与Excel、AutoCAD、MATLAB等通用的软件包分析工具有方便的接口,可充分利用其他软件包的资源。该软件在我国高校研究人员和电力系统现场都有广泛22第14卷 第4期2006年07月河南机电高等专科学校学报Journal of Henan Mechanical and Electrical Engineerin

6、g CollegeVol.14.4July.20063收稿日期:2006201206作者简介:姚娟(19782),女,河南新乡人,研究方向:电力系统自动化。应用。图1 算例IEEE(New England)39节点系统主接线图PSASP的功能主要有稳态分析、故障分析和机电暂态分析。稳态分析包括潮流分析、网损分析、最优潮流和无功优化、静态安全分析、谐波分析和静态等值等。故障分析包括短路计算、复杂故障计算及继电保护整定计算。机电暂态分析包括暂态稳定计算、电压稳定计算、控制参数优化等。2.3 仿真内容及结果考虑在不同的风况以及运行方式下,风电场输出功率的变化对电力系统正常运行所造成的影响。本文选取几

7、种典型的运行方式进行分析:阵风情况下风电场正常运行,风电场由于故障与电网解列,风电场输出功率短时间内从零升至额定功率,风电场输出功率短时间内从额定功率降至零4。1)阵风情况下风电场对电力系统运行的影响。利用PSASP对在阵风情况下的电力系统进行了动态仿真,可得节点8风力发电机输出功率、节点电压、发电机转速及常规发电机输出功率随时间的变化曲线如图2所示。由图2可知,在阵风情况下风电场的输出功率随着风速急速地上升(或下降)而上升(或下降),电力系统的节点电压和频率也相应地快速上升(或下降)。在风电场输出功率急速变化的同时,电力系统中的常规发电机组的有功功率输出也随之快速变动,以补偿电力系统功率平衡

8、。2)风电场由于故障与电网解列对电力系统运行的影响。节点8在风电场与电网解列时风电场的输出功率降为零。电力系统突然失去一个电源,系统负荷不变,风电场接入点的节点电压迅速下降,同时常规发电厂的发电机转速也迅速下降,此时通过发电机的调节控制装置,使输出有功功率增加,同时转速上升。图2 阵风时风电场输出功率及电力系统电压频率变化(a)风电场输出功率(b)风电场接入系统节点8电压变化(c)阵风时系统中常规发电机31的转速变化(d)阵风时系统中常规发电机31的输出功率变化3)风电场输出功率短时间内从零升至额定功率对电力系统运行的影响。8节点在风电场输出功率短时间内从零升至额定功率时,风电场的输出功率在短

9、时间内迅速上升,向系统输入的有功功率要大于负荷,导致风电场接入点的节点电压迅速上升,同时常规发电机的转速会上升,发电机的输出功率下降。4)风电场输出功率短时间内从额定功率降至零对电力系统运行的影响。节点8在风电场输出功率短时间内从额定功率降至零时,风电场的输出功率在5秒钟内,输出功率由300MW降至0MW。注入系统的总功率要小于负荷,导致风电场接入点的节点电压迅速下降,同时常规发电机的转速会下降,发电机的输出功率增加5。3 结束语本文采用电力系统分析综合程序(PSASP),以IEEE(NEW ENGLAND)39节点系统为例,通过仿真分析得到大型并网风电场并网对电力系统正常运行造成的影响主要是

10、两方面:1)电力系统中,系统节点电压和系统频率将会随着风电场输出功率的变化而波动,波动的幅度会随着风电场容量的增加而加剧。2)风电场对系统运行造成的主要影响是风电场并网运行引起的系统频率波动。(责任编辑 吕春红)(下转第105页)32姚娟等:大型风力发电场并网对电力系统运行性能的影响分析4 结论与建议1)随着现代生活质量的提高和精神生活领域不断拓宽,大学生对体育的兴趣越来越浓,对趣味性较强的项目表现出了浓厚的兴趣。因此必须完善和开发学生喜欢的项目,切实发挥俱乐部的优势,把娱乐体育、生活体育、健康体育、经济体育等内容有机地结合起来。网球、羽毛球、这些项目一定要有合适的场地和配备教师来正确指导锻炼

11、方法。2)重视体育俱乐部的科学管理,将体育俱乐部的项目纳入体育课计划。各项目教师要有一套切实可行的教学计划和方案。俱乐部各运动项目不是课堂内容的重复,而是其内涵的延续。3)俱乐部中建立一定的激励和约束机制,对表现突出的会员给予一定的物质奖励,对于外出参加省、市体育比赛或在校参加校一级比赛取得好成绩、好名次的会员同时进行精神和物质双重奖励。充分调动全校大多数学生参加体育锻炼的积极性,达到愉悦身心、增进健康的目的,提高大学生的体育素质。(责任编辑 吕春红)参考文献:1铁石,刘亮.体育教师应树立“健康第一”的思想观念J.武汉体育学院学报,2003,37(5),148.2吴秋林.华东高校课外体育活动的

12、组织形式J.体育学刊,2001,(4),29.The Research and Strategy of Physical Education Club sDevelopmental Way in Ordinary Colleges and UniversitiesJ IAN G Hong,et al(Physical Education Department of Xinxiang Medical College,Henan Province,Xinxiang 453003,China)Abstract:Physical education club is an important compo

13、nent of physical education in ordinary collegesand universities.Reform upon the physical education club can promote the development of physical educationin colleges and universities.According to the present conditions and traits of the students body capacity inordinary colleges and universities,this

14、 article proposes developmental way and improved measures by inves2tigating the developmental way and managed system,and also plays an important part in enhancing collegestudents technical ability and body quality;meanwhile,it provides reference for the improvement and reformof colleges and universi

15、ties development and reform.Key words:ordinary colleges;physical Education club;development way scientific administration(上接第23页)参考文献:1陈树勇,等.风电场的发电可靠性模型及其应用J.中国电机工程学报,2000,20(3).2王新学.电力网及电力系统M.北京:水利电力出版社,1992.3张炜.电力系统分析M.北京:水利水电出版社,2002.4陈衍.电力系统稳态分析M.北京:中国电力出版社,1995.5汤蕴嵺.电机学M.北京:机械工业出版社,2002.The Inf

16、luence of Wind power plantConnected Network on Power SystemYAO Juan,et al(Henan mechanical and electrical engineering college,Xinxiang 453002,China)Abstract:When the wind power plants was interconnected to the operating power system,many prob2lems was brought about,such as harmonic,reactive power,voltage varying,frequency control.The thesisanalyzed the problems,and at the same time a conclusion was given.Key words:power system;wind power plant;interconnected network;emulation501江洪等:普通高校体育俱乐部开展方式研究与对策