一种风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法
【专利摘要】本发明提供一种风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法，包括以下步骤：分析风电场出力特性及其与负荷相关性，评估其对局部电网消纳能力的影响；分析风电场接入后对局部电网无功和潮流的影响，确定风电场无功补偿配置策略和控制策略；计算风电场提供的短路电流，校核相关母线容量和开关设备的遮断容量；评估风电场接入后局部电网的暂态稳定性，提出局部电网暂态稳定控制策略；分析风电场接入后各项电能质量指标是否满足标准要求，并在电能质量指标超出标准规定时，确定可行的治理策略。本发明提供的方法分析全面、实用性强，为有效评估风电场并网影响提供科学依据，有利于确保风电场接入后的电网安全稳定运行。
【专利说明】一种风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种分析方法，具体涉及一种风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法。
【背景技术】
[0002]风力发电具有与火力发电、水力发电等出力稳定的发电方式显著不同的特点:(I)发电出力的波动性。由于资源方面的固有限制，其输出功率受风速变化的直接影响而具有非常明显的波动特性，其出力波动会对系统的功率平衡与调峰带来较大影响。(2)发电技术的弱支撑性。异步发电机及电力电子变换器在风力发电中得到广泛应用，该发电技术与传统火力、水力发电厂所用的同步发电机技术在稳态运行及暂态过程中表现出的特性有很大不同。目前采用异步发电机及电力电子变换技术的风力发电在电网正常运行状态，尚无法全部实现提供足够的无功功率来调整系统电压；当电力系统发生故障扰动时，风电场若不具备低电压穿越能力，还有可能从电网退出运行给系统带来更多稳定性方面的不利影响。
[0003]鉴于风力发电迥异于常规发电的特性，必须针对规划接入电网的风电场进行仿真分析，以评估其对电网带来的影响，并提前采取应对措施。早期的风电场接入电网影响分析方法，大多采用常规机组容量替代或者把风电简单处理为纯粹的负荷，不能充分反映风电的固有特性，且分析主要集中在某一方面，不能较为全面的评估风电场接入电网对系统带来的影响。
【发明内容】
[0004]鉴于上述风力发电技术的固有特性和现有风电场接入电网影响分析评估方法存在的问题，本发明提供一种风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法，该方法分析全面、实用性强，为有效评估风电场并网影响提供科学依据，有利于确保风电场接入后的电网安全稳定运行。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:
[0006]本发明提供一种风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法，所述方法包括以下步骤:
[0007]步骤1:分析风电场出力特性及其与负荷相关性，评估其对局部电网消纳能力的影响；
[0008]步骤2:分析风电场接入后对局部电网无功和潮流的影响，确定风电场无功补偿配置策略和控制策略；
[0009]步骤3:计算风电场提供的短路电流，校核相关母线容量和开关设备的遮断容量；
[0010]步骤4:评估风电场接入后局部电网的暂态稳定性，提出局部电网暂态稳定控制策略；
[0011]步骤5:分析风电场接入后各项电能质量指标是否满足标准要求，并在电能质量指标超出标准规定时，确定可行的治理策略。
[0012]所述步骤I具体包括以下步骤:
[0013]步骤1-1:确定风电场拟采用的风电机组类型，即可确定拟参加计算的所有风电机组的实测功率特性曲线；
[0014]步骤1-2:提取风电场测风塔一年的实测风速数据，实测风速数据分辨率要求为lOmin，并对提取的数据进行筛查，剔除错误数据，补齐丢失数据，然后将实测风速数据转化为风电机组轮毂高度处的风速数据；
[0015]步骤1-3:根据风电机组的实测功率特性曲线和轮毂高度处的风速数据，得到各风电机组的输出功率，结合风电机组的设备状态及运行工况，通过对风电场内所有风电机组输出功率进行累加，得到整个风电场的输出功率；
[0016]步骤1-4:提取风电场拟接入局部电网一年的实际负荷数据，实际负荷数据分辨率要求为lOmin，并对提取的数据进行筛查和补漏；
[0017]步骤1-5:将风电场出力作为负的负荷叠加到负荷上得到等效负荷曲线，分析风电场出力与负荷的变化情况，并给出风电场出力和负荷相关性的部分特征指标值，评估风电接入对局部电网消纳能力的影响。
[0018]所述步骤2具体包括以下步骤:
[0019]步骤2-1:构建风电场和无穷大电网组成的风电场-无穷大电网模型，按照风电场接入点的电压运行范围设置无穷大电网的电压，分析不同电压水平下风电场的无功电压特性；
[0020]步骤2-2:构建局部电网仿真模型，仿真分析风电场在不同运行方式下的无功潮流特性及风电场接入后局部电网的无功电压特性变化情况；
[0021]步骤2-3:根据GB/T19963的要求，结合风电场的无功特性及其对局部电网无功和潮流的影响，确定风电场的无功补偿配置策略和控制策略。
[0022]所述步骤3具体包括以下步骤:
[0023]步骤3-1:基于构建的局部电网仿真模型，计算风电场处于满发状态，其送出线路不同位置发生三相短路故障时风电场提供的短路电流；
[0024]步骤3-2:在风电场停运和满发的状态下，基于局部电网仿真模型计算局部电网中枢纽节点的三相短路电流，评估风电场对局部电网中各枢纽节点短路电流的影响；
[0025]步骤3-3:校核相关母线容量和开关设备的遮断容量，以保证相关母线和开关设备的可靠性。
[0026]所述步骤4具体包括以下步骤:
[0027]步骤4-1:基于局部电网仿真模型，对风电场接入后局部电网发生不同故障时的暂态稳定性进行分析，故障类型包括输电线路三相短路、网内机组跳闸和风电场异常切除；
[0028]步骤4-2:记录风电场在不同故障下的运行情况，确定风电场退出运行的临界故障点位置；
[0029]步骤4-3:记录不同故障情况下，局部电网内火电机组功角、电网频率、枢纽节点电压的变化情况，按照电网运行导则确定相应的暂态稳定控制策略。
[0030]所述步骤5具体包括以下步骤:
[0031]步骤5-1:分析风电场接入局部电网引起的电压偏差；
[0032]步骤5-2:基于拟采用风电机组的实测闪变数据，根据IEC61400-21的要求，分析风电场接入电网后，不同运行状态下对电网闪变的影响；
[0033]步骤5-3:基于拟采用风电机组的实测谐波数据，对风电场接入局部电网后产生的谐波进行分析；
[0034]步骤5-4:依据国家电能质量系列标准，评估风电场接入对电网电能质量各项指标的影响，并提出应对措施。
[0035]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:
[0036]1.充分考虑了大量采用电力电子器件的风力发电迥异于常规发电的功率变化、有功无功控制、暂态响应等固有特性；
[0037]2.本发明提出的风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法满足了系统、定量分析风电场接入对电网带来的影响需求；
[0038]3.本发明提出的风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法分析全面、实用性强；
[0039]4.本发明提出的风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法为有效评估风电场并网影响提供科学依据，有利于确保风电场接入后的电网安全稳定运行。
【专利附图】
【附图说明】
[0040]图1是本发明实施例中风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法流程图。
【具体实施方式】
[0041]下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
[0042]如图1，本发明提供一种风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法，所述方法包括以下步骤:
[0043]步骤1:分析风电场出力特性及其与负荷相关性，评估其对局部电网消纳能力的影响；
[0044]步骤2:分析风电场接入后对局部电网无功和潮流的影响，确定风电场无功补偿配置策略和控制策略；
[0045]步骤3:计算风电场提供的短路电流，校核相关母线容量和开关设备的遮断容量；
[0046]步骤4:评估风电场接入后局部电网的暂态稳定性，提出局部电网暂态稳定控制策略；
[0047]步骤5:分析风电场接入后各项电能质量指标是否满足标准要求，并在电能质量指标超出标准规定时，确定可行的治理策略。
[0048]所述步骤I具体包括以下步骤:
[0049]步骤1-1:确定风电场拟采用的风电机组类型，即可确定拟参加计算的所有风电机组的实测功率特性曲线；
[0050]步骤1-2:提取风电场测风塔一年的实测风速数据，实测风速数据分辨率要求为lOmin，并对提取的数据进行筛查，剔除错误数据，补齐丢失数据，然后将实测风速数据转化为风电机组轮毂高度处的风速数据；
[0051]步骤1-3:根据风电机组的实测功率特性曲线和轮毂高度处的风速数据，得到各风电机组的输出功率，结合风电机组的设备状态及运行工况，通过对风电场内所有风电机组输出功率进行累加，得到整个风电场的输出功率；
[0052]步骤1-4:提取风电场拟接入局部电网一年的实际负荷数据，实际负荷数据分辨率要求为lOmin，并对提取的数据进行筛查和补漏；
[0053]步骤1-5:将风电场出力作为负的负荷叠加到负荷上得到等效负荷曲线，分析风电场出力与负荷的变化情况，并给出风电场出力和负荷相关性的部分特征指标值，评估风电接入对局部电网消纳能力的影响。
[0054]所述步骤2具体包括以下步骤:
[0055]步骤2-1:构建风电场和无穷大电网组成的风电场-无穷大电网模型，按照风电场接入点的电压运行范围设置无穷大电网的电压，分析不同电压水平下风电场的无功电压特性；
[0056]步骤2-2:构建局部电网仿真模型，仿真分析风电场在不同运行方式下的无功潮流特性及风电场接入后局部电网的无功电压特性变化情况；
[0057]步骤2-3:根据GB/T19963的要求，结合风电场的无功特性及其对局部电网无功和潮流的影响，确定风电场的无功补偿配置策略和控制策略。
[0058]所述步骤3具体包括以下步骤:
[0059]步骤3-1:基于构建的局部电网仿真模型，计算风电场处于满发状态，其送出线路不同位置发生三相短路故障时风电场提供的短路电流；
[0060]步骤3-2:在风电场停运和满发的状态下，基于局部电网仿真模型计算局部电网中枢纽节点的三相短路电流，评估风电场对局部电网中各枢纽节点短路电流的影响；
[0061]步骤3-3:校核相关母线容量和开关设备的遮断容量，以保证相关母线和开关设备的可靠性。
[0062]所述步骤4具体包括以下步骤:
[0063]步骤4-1:基于局部电网仿真模型，对风电场接入后局部电网发生不同故障时的暂态稳定性进行分析，故障类型包括输电线路三相短路、网内机组跳闸和风电场异常切除；
[0064]步骤4-2:记录风电场在不同故障下的运行情况，确定风电场退出运行的临界故障点位置；
[0065]步骤4-3:记录不同故障情况下,局部电网内火电机组功角、电网频率、枢纽节点电压的变化情况，按照电网运行导则确定相应的暂态稳定控制策略。
[0066]所述步骤5具体包括以下步骤:
[0067]步骤5-1:分析风电场接入局部电网引起的电压偏差；
[0068]步骤5-2:基于拟采用风电机组的实测闪变数据，根据IEC61400-21的要求，分析风电场接入电网后，不同运行状态下对电网闪变的影响；
[0069]步骤5-3:基于拟采用风电机组的实测谐波数据，对风电场接入局部电网后产生的谐波进行分析；
[0070]步骤5-4:依据国家电能质量系列标准，评估风电场接入对电网电能质量各项指标的影响，并提出应对措施。
[0071]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。
【权利要求】
1.一种风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法，其特征在于:所述方法包括以下步骤: 步骤1:分析风电场出力特性及其与负荷相关性，评估其对局部电网消纳能力的影响；步骤2:分析风电场接入后对局部电网无功和潮流的影响，确定风电场无功补偿配置策略和控制策略； 步骤3:计算风电场提供的短路电流，校核相关母线容量和开关设备的遮断容量； 步骤4:评估风电场接入后局部电网的暂态稳定性，提出局部电网暂态稳定控制策略；步骤5:分析风电场接入后各项电能质量指标是否满足标准要求，并在电能质量指标超出标准规定时，确定可行的治理策略。
2.根据权利要求1所述的风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法，其特征在于:所述步骤I具体包括以下步骤: 步骤1-1:确定风电场拟采用的风电机组类型，即可确定拟参加计算的所有风电机组的实测功率特性曲线； 步骤1-2:提取风电场测风塔一年的实测风速数据，实测风速数据分辨率要求为lOmin，并对提取的数据进行筛查，剔除错误数据，补齐丢失数据，然后将实测风速数据转化为风电机组轮毂高度处的风速数据； 步骤1-3:根据风电机组的实测功率特性曲线和轮毂高度处的风速数据，得到各风电机组的输出功率，结合风电机组的设备状态及运行工况，通过对风电场内所有风电机组输出功率进行累加，得到整个风电场的输出功率； 步骤1-4:提取风电场拟接入局部电网一年的实际负荷数据，实际负荷数据分辨率要求为lOmin，并对提取的数据进行筛查和补漏； 步骤1-5:将风电场出力作为负的负荷叠加到负荷上得到等效负荷曲线，分析风电场出力与负荷的变化情况，并给出风电场出力和负荷相关性的部分特征指标值，评估风电接入对局部电网消纳能力的影响。
3.根据权利要求1所述的风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法，其特征在于:所述步骤2具体包括以下步骤: 步骤2-1:构建风电场和无穷大电网组成的风电场-无穷大电网模型，按照风电场接入点的电压运行范围设置无穷大电网的电压，分析不同电压水平下风电场的无功电压特性；步骤2-2:构建局部电网仿真模型，仿真分析风电场在不同运行方式下的无功潮流特性及风电场接入后局部电网的无功电压特性变化情况； 步骤2-3:根据GB/T19963的要求，结合风电场的无功特性及其对局部电网无功和潮流的影响，确定风电场的无功补偿配置策略和控制策略。
4.根据权利要求1所述的风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法，其特征在于:所述步骤3具体包括以下步骤: 步骤3-1:基于构建的局部电网仿真模型，计算风电场处于满发状态，其送出线路不同位置发生三相短路故障时风电场提供的短路电流； 步骤3-2:在风电场停运和满发的状态下，基于局部电网仿真模型计算局部电网中枢纽节点的三相短路电流，评估风电场对局部电网中各枢纽节点短路电流的影响； 步骤3-3:校核相关母线容量和开关设备的遮断容量，以保证相关母线和开关设备的可靠性。
5.根据权利要求1所述的风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法，其特征在于:所述步骤4具体包括以下步骤: 步骤4-1:基于局部电网仿真模型，对风电场接入后局部电网发生不同故障时的暂态稳定性进行分析，故障类型包括输电线路三相短路、网内机组跳闸和风电场异常切除； 步骤4-2:记录风电场在不同故障下的运行情况，确定风电场退出运行的临界故障点位置； 步骤4-3:记录不同故障情况下,局部电网内火电机组功角、电网频率、枢纽节点电压的变化情况，按照电网运行导则确定相应的暂态稳定控制策略。
6.根据权利要求1所述的风电场接入对局部电网影响应对措施的分析方法，其特征在于:所述步骤5具体包括以下步骤: 步骤5-1:分析风电场接入局部电网引起的电压偏差； 步骤5-2:基于拟采用风电机组的实测闪变数据，根据IEC61400-21的要求，分析风电场接入电网后，不同运行状态下对电网闪变的影响； 步骤5-3:基于拟采用风电机组的实测谐波数据，对风电场接入局部电网后产生的谐波进行分析； 步骤5-4:依据国家电能质量系列标准，评估风电场接入对电网电能质量各项指标的影响，并提出应对措施。
【文档编号】H02J3/38GK104362678SQ201410673884
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年11月21日 优先权日:2014年11月21日
【发明者】迟永宁, 张占奎, 李琰, 王真, 汤海雁, 魏林君, 苏媛媛, 孙蔚, 王志冰, 白宏, 张小瑜 申请人:国家电网公司, 中国电力科学研究院