大型风力发电对电力系统稳定性的影响

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1、大型风力发电对电力系统稳定性的影响Ch.Eping,J.Stenzel电力系统研究所TUDarmstadtLandgraf-Georg-Stra¼e464283Darmstadt/德国e-mail：christiane.eping@eev.tu-darmstadt.dejuergen.stenzel@eev.tu-darmstadt.deM.PÄoller,HMÄullerDIgSILENTGmbHHeinrich-Hertz-Stra¼e972810Gomaringen/德国e-mail:h.mueller@digsilent

2、.dem.poller@digsilent.de摘要近年来，风力发电量不断增加，对电力系统的安全性和系统运行的影响也不断增加。因此，最近在不同的国家已经进行一些风电影响的研究了。这些研究的结果通常会涉及到不同的风力发电方面，如波动性，分布式风电场发电机技术，发电机控制等和后备并网预测，其他储备的要求等等。本文重点对影响暂态稳定问题的几个方面进行分析，像发电机技术，连接点，分布式发电等对暂态稳定方面的影响分别进行了透彻分析。1引言风力发电的重要性日益增加，特别在许多欧洲国家、美国、加拿大、和澳大利亚。这要求风力发电对电力系统稳定性

3、的影响进行详细分析。因此，最近已经进行了所需的一些网络加固，资金准备要求，目前正在开展风力发电对电力系统稳定性影响的研究（如[2]）。这些研究处理与风力发电有关的几个不同的方面，如波动性风电，当地风力资源，各种发电机技术和发电机控制。结果大致是，不同的风力发电方面的共同并网和并网后备预测，额外的储备要求，对电力系统稳定性的影响等，但是很难的解决遇到的问题和所需的系统升级，因为要同时进行大量各种方面的研究。本文的目的是分析和理解，而不是实际的数字和计算。这次调查的是暂态稳定现象，特别是暂态稳定长距离输电的限制。目前其他方面的工作也

4、已经开始了，如电压稳定，振荡的稳定性和频率稳定性，并将会在不久公布。首先，“为什么风力发电不同？”这个问题是需要回答的。有可能是对暂态稳定问题方面的主要影响。1.风力资源是在地理位置不同于传统的发电站。因此，在风力强劲时功率输出是很大的不同，通常风电传输使电力系统恶化。在不同的国家或更严重。在德国大多数的风力资源集中在北方，并产生非常重要的影响[2]。2.风力发电机是基于不同与传统的同步发电机的发电机技术。在本文中，只对具有低电压穿越能力的现代变速发电机进行了分析。有关风力发电机低电压断开的问题还没有考虑。3.风力发电机通常采用

5、低于常规电站电压的弱电压联系。大多风电场连接到二级输电线路（例如110千伏，66千伏），甚至分销层面（如20千伏，10千伏），而不是到传统的发电站通过大型变压器变压后传输（>110千伏）。其他方面，特别是风的波动性不被认为和暂态稳定问题有关，因为风速变化与暂态稳定时间相比太慢（一到十秒钟）。然而，由于受风速限制，当风力丰富时，系统需要比传统发电有更多的发电后备设备。从这个意义上说增加了惯性对系统暂态稳定的影响。风速的波动对暂态稳定有一个间接的影响，这种情况下需要对增加旋转储备进行分析，本文分析了下面的几个单独存在的影响。例如：在

6、不改变发电机技术而只是修改功率的影响，（甚至是不存在任何基于丰富风力资源的大型同步发电......），或无需修改功率而由双馈同步发电机取代。这是一个普通的传输系统模型，用来研究一个总装机容量为45GW的有四个方面相互弱联系的虚拟系统。本文开始描述的风电场模型已在本文中使用。传统的同步发电机，包括AVR和PSS已参照了国际惯例和IEEE建议[5]。本文继续对暂态稳定进行研究并最后得出结果和总结结论。2风电场建模本文所有的风力发电场的研究都基于双馈异步发电机的概念。然而，它可以证明，大多数结论也适用于基于传统发电机的风力发电场相互转

7、换。此外，根据最新的连接标准（如[6]）它假定所有的风力电场都配备了低电压穿越能力和无功电流补偿。现在大多数风力发电机安装不符合这些要求，因为他们已经连接到旧规范要求的电网上，假定未来的风力发电机将满足这些要求，有关低电压断开的问题，只是一个临时性的。分析大型风力发电场的瞬态冲击对电力系统的稳定性，要有瞬间行为的完整风力发电场，准确地进行建模。特别是对风电场每一个环节的详细模型进行局部稳定性分析，包括机械部件和控制器设备都要考虑。然而，当调查到风电场对传输系统的稳定性的影响，风电场的响应在共同耦合点（PCC）是个样本。完整的风电

8、场模型将包括大量的小型风力发电机组，这将导致包括多个风电场传输系统有相当长的的仿真时间。因此才开始对大型电力系统暂态稳定影响的调查，聚集技术应用于发电机建模，一个等效的风力发电机代表整个风场，通过集中的风场模型来完善风力发电场[7][8]。在本章中使用了详细的风