风电并网对系统动态稳定性的影响分析

风电并网对系统动态稳定性的影响分析

唐乐1胡松2田园3李昊舜1

（1.陕西省电力公司陕西西安710068；2.陕西省电力设计院陕西西安710068；3.陕西省经济技术研究院陕西西安710068）

摘要：本文研究了大规模风电并网对系统动态稳定特性的影响，通过时域分析与频率分析相结合的方法，分析了关停部分火电机组以接纳大规模风电对系统动态稳定特性的影响；用风电机组替代送端同步机组，将改善区域间振荡模式阻尼；改善程度取决于被替代的同步机组在该振荡模式中的参与因子。

关键词：大规模风电并网；动态稳定；参与因子；

0引言

我国风电装机容量连续多年快速增长，目前已居世界首位，但大型风电基地往往位于电网结构较为薄弱的区域，系统安全约束逐渐成为限制风电发展的瓶颈。

电力系统动态稳定是指电力系统受到小的或大的干扰后，在自动调节和控制装置的作用下，保持长过程的运行稳定性的能力[1]，是电力系统稳定运行研究中的重要部分。本文的重点在于研究停机接纳风电方式下，大规模风电接入对于系统稳定特性的影响。

三机系统内风电接入动态稳定性机理分析

而我国当前规划、运行的大规模风电基地，往往位于重要送电通道的中段，如酒泉风电基地位于西北-新疆联网通道、张北风电基地位于蒙西火电外送通道；以下采用简化的三机系统对阻尼特性进行分析。

建立三机系统，系统结构如下图所示：

图1三机系统结构

在以上结构中，中点母线位于送端母线和受端母线线路中点；保持送端开机7*600MW，中点母线接入电源1200MW，采取增开风电机组、关停火电机组的方式。风电机组全部采用GE单台1.5MW双馈机组模型，定功率因数控制模式；火电机组仍采用陕西宝二电厂3#机组参数；受端为无穷大机组。不同风电、火电比例下，中点母线—受端母线单回线路三永N-1后剩余一回线路潮流、阻尼以及频率分析情况如下图2、3、4、5与表1、2所示：

图5工况三无穷大母线—其余机组振荡模态图

由上图2、3、4、5与表1、2可以看出，由上图及表可以看出，相同的潮流和电压水平下，风电机组替代火电机组增强了送受端系统之间的区域振荡模式阻尼；而且，在接入风电容量相同的条件下，替代接入送端的同步机组，对该模式振荡阻尼改善作用明显好于替代中点的同步机组。这是由于风电机组动态响应特性受换流器控制，几乎不参与系统机电振荡模式，因此，将同步机组替换为风电机组相当于削弱了振荡源。同时，被替换的同步机组的参与因子模值P本质上即是表征机组对振荡模式的特征值灵敏度，P越大，则表明该机在振荡模式中“贡献”度越高，显然的，被替换之后的改善也就越明显。由于接入送端母线的同步机参与因子模值（约0.9）远大于接入中点母线的同步机（约0.3），替换相同容量的机组改善也更大。

2结语

本文通过三机系统风电机组接入的动稳特性研究，可得出基本结论如下：

（1）风电机组本身不参与系统机电振荡，但会影响系统振荡模式。

（2）风电机组替代火电机组后，系统振荡频率会略有提高。

（3）在系统潮流、电压水平一致的情况下，风电机组替代常规机组，有利于改善系统阻尼，且改善程度与该常规机组振荡模式参与因子模值相关。

（4）在系统潮流、电压水平一致的情况下，增加风电出力、压低常规机组出力保持开机方式不变，系统阻尼会得到进一步改善。

参考文献

DL755-2001，电力系统安全稳定导则[S]．2011

王皓怀，汤涌，侯俊贤，刘楠，李碧辉，张宏宇.潮流计算和机电暂态仿真中风光储联合发电系统的实用等值方法[J].中国电机工程学报，2012，32(1):1-8.