论文部分内容阅读
风电的分散式并网形式相对于大规模集中并网而言是一种新型接网方式,具有多点接入、就地消纳、布局分散等特点。在当前集中式风电遭遇大面积“弃风限电”状态下,发展分散式风电具有重要战略意义,但其随机特征和双向潮流对配电网(distribution network,DN)经济性、稳定性带来新挑战。针对分散式风电场(dispersed wind farm,DWF)不同的并网特征,本文立足于分散式风电并网运行模式,从提高电网经济性和风电场安全稳定性角度,开展应对间歇式风电变化的多场景单机功率预测、含DWF的配电网多目标经济规划、DWF的经济稳定运行和含DWF的配电网电压波动分析及抑制策略等四个方面关键问题研究。(1)风的时变性和间歇性制约风电与负荷在电力系统的实时能量平衡,准确的功率预测有助于风能变成可调度的能源,而传统预测方法不能完全满足分散式风电场的并网要求。本文针对风电不确定性问题,提出基于单机最优功率曲线拟合的多计算流体力学(computational fluid dynamics,CFD)场景风电功率预测方法。首先,离散求解大气物理运动方程,并建立能反映风电场流体分布的CFD加速比矩阵。其次,针对风轮旋转尾流效应,给出参考风轮推力系数的自由与带有激盘模型流场的变权重CFD组合预测方法。最后,利用经过尾流修正风电机组自身风速计数据迭代拟合风电功率曲线,以贡献率为判断指标,迭代剔除坏点并拟合单机最优功率曲线。实际算例结果证明所提方法可以有效提高功率曲线拟合和预测精度。(2)合理的规划分散式风电并网可以发挥其功率调节能力,提高配电网电压稳定性并减小DN网损,但不合理的规划会严重影响传统DN经济性运行。从风电经济性接入配电网的规划角度出发,研究了考虑网损和电压因素的配电网最大风电接纳能力,提出了一种基于最优接入容量和功率因数(power factor,PF)的分散式风电并网规划策略。首先,研究了分散式风电场接入配电网前后的网损计算方法。其次,考虑无功网损对总网损的影响,给出了表征配电网网损特征的两个判定指标:有功网损率和无功网损率,并建立有功、无功网损最小的多目标优化函数。再次,考虑有功功率和PF对网损的影响建立优化函数,求解接入点的最优接入容量和PF,并分析了DWF并网后对DN电压稳定裕度的影响。最后,利用IEEE-33和IEEE-69节点系统仿真算例证明了所提策略对DN最大程度接纳风电、提高带载能力和减小网损的有效性。(3)在分散式风电场控制方面,提出了一种包含无功预测、整定、分配三层无功协调控制系统。针对无功功率分配环节,给出了两种接入点(point of interconnection,POI)无功分配方法:考虑风速预测分布的接入点无功功率分配方法,利用风电功率无功功率预测信息最大限度发挥风电机组无功功率调节能力,并考虑风速波动性按照优先级动态筛选适合调节的风电机组跟踪无功补偿指令;考虑网损的多目标经济优化分配方法,兼顾风电场网损的影响,实现最大无功功率输出能力和最小功率传输损耗的控制目标。实际算例证明了所提策略可有效提高接入点无功功率输出能力、减小风电场损耗。(4)分散式风电并网增加了配电网的不确定性,影响用户用电质量,并对传统电网电压波动抑制措施带来挑战。为解决其技术难题,提出了一种含分散式风电场的配电网电压波动分析及多目标抑制策略。首先,分析了风电机组恒功率因数、恒电压和恒无功功率三种控制方式对电压波动抑制的影响,并建立其数学模型。其次,分析风速和电网参数对电压波动的影响。最后,提出依靠风电机组的多目标电压波动抑制策略,在现有风电机组控制方式基础上,添加辅助电压波动抑制环节,通过快速控制接入点与电网的无功交换功率抑制电压波动。算例证明了所提策略可有效抑制POI和传输线路的电压波动。