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由于不同的风电机组的工作原理、数学模型都不相同,因此,对不同类型风电场的潮流计算方法也有所差异。对于异步发电机组组成的风电场。采用风电场、主系统分别迭代的方法:首先要设定风速,取值范围为风机切入风速到切出风速之间。考虑尾流效应,利用RAHMAN模型计算出各台风机轮毂处风速。根据各台风机功率风速曲线,计算出各台发电机出力P,以及整个风电场ΣP。
再设风电场的电压初始设定值值Uo,在不考虑风电场内部电压损耗的情况下,所有风机出口电压都设为Uo,从而根据Uo、P计算出各台风机的无功功率Qi以及整个风电场的ΣQ。由于风电场己经计算出P、Q,因此可视为PQ节点,代入主系统进行潮流计算,得出风电场电压U,将设定值Uo与计算值U进行比较,修正设定值,重新重复迭代,直至计算收敛。
由双馈异步发电机组成的风电场:当双馈异步发电机恒功率因数运行时,要先根据风力机转速控制规律计算转差率S,再计算风电场发出或吸收的无功功率Q,然后以PQ节点形式代入主系统进行潮流计算迭代。当双馈异步发电机恒电压运行时,以PQ节点形式代入电力系统进行潮流计算。在某个设定风速的计算完成后,改变设定风速,进行新一轮的计算。
从上述计算过程可以看出,稳态含风电场电力系统潮流计算的结果,实质上是一个各风速下系统的潮流计算分布情况表。其中风电场零出力、最大、最小出力等3种情况需要着重关注。
动态过程分析,一般采用仿真的方法。要考虑异步发电机、双馈异步发电机等不同发电机的模型以及风速、风力机、桨距调节等环节,用仿真程序PSS/E、PSCAD、Matlab/Simulink、PSASP等进行分析。分析的关键是各种风力发电机模型的选用。
分析风电并网对主电网的影响,还需考虑风电场无功问题。风电场无功消耗包括:异步风力发电机消耗,双馈异步发电机和直流永磁同步机没有此部分;风机出口升压变压器,由于整个风电场升压变数目众多,有成百上千台,叠加起来数量不小;风电场升压变电站主变压器消耗等。对于由异步风力发电机组成的风电场,应考虑电压稳定性问题。如有必要,可采用动态电压控制设备。
三、风电并网的经济影响
风电场的发电成本加上合理的利润,构成风电的价格。2006年施行的<<可再生能源法>>中规定,电网企业必须全额收购可再生能源电量。费用高于常规能源发电平均上网电价,其电价之间的差额附加到销售电价中分摊。
据统计,全国己建风电场的电价水平在(0.46-1.2)元/(KWh)之间。目前,国内风电上网电价大概分为:成本利润电价;特许权招标电价;全省统一电价等三种。与火电相比,风电上网电价较高。
风电场出力的随机性,可能造成如负荷跟踪、频率控制、备用容量、无功功率和电压调节等电网辅助服务的成本增加,从而影响了电网企业的效益。
四、结束语
近年来,中国风力发电事业的高速发展有目共睹,随着风电装机容量的不断增长,风电并网对主电网所带来的技术和经济影响越来越大,该领域的研究无论是对风电发电商,还是对电网公司都愈显其战略重要性。
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