風(fēng)電引起電壓波

1、風(fēng)電引起的電壓波動(dòng)風(fēng)電引起的電壓波動(dòng)與閃變的仿真研究與閃變的仿真研究 主講人：孫磊主講人：孫磊組員：袁晨組員：袁晨 張林張林 路恒達(dá)路恒達(dá) 單咸春單咸春1)基本風(fēng) 基本風(fēng)反映了風(fēng)電場平均風(fēng)速的變化，可根據(jù)風(fēng)電場測風(fēng)所得的實(shí)際數(shù)據(jù)采用極大似然法來確定Weibull 分布參數(shù)，并由此計(jì)算基 本風(fēng)Vwb。2)陣風(fēng) 陣風(fēng)用來模擬風(fēng)速突然變化的特性，常用來分析風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓波動(dòng)的影響。 漸變風(fēng) 用漸變風(fēng)來模擬風(fēng)速的漸變特性。4)噪聲風(fēng) 為描述風(fēng)速變化的隨機(jī)特性，可 用隨機(jī)噪聲風(fēng)速來模擬。一、一、風(fēng)速的數(shù)學(xué)模型風(fēng)速的數(shù)學(xué)模型1 風(fēng)輪機(jī)模型 風(fēng)力機(jī)主要由葉片、輪轂、齒輪箱和聯(lián)軸器等傳動(dòng)裝置組成。2

2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)模型1）異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)定子電壓方程為式中：Us、Ie、r 分別為發(fā)電機(jī)定子電壓、電流和電阻；x、E 分別為異步發(fā)電機(jī)暫態(tài)電抗和暫態(tài)電勢。2）異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)方程為式中：Tj 為異步發(fā)電機(jī)慣性時(shí)間常數(shù)；Pe 為風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁功率；s 為異步發(fā)電機(jī)滑差。二、含風(fēng)電的電力系統(tǒng)仿真模型二、含風(fēng)電的電力系統(tǒng)仿真模型E e I )x j (r- sU)()1 (1dtdsmejPPsT3 ）異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁暫態(tài)方程為 式中：x=x1+xm， 其中x1 和xm 分別為異步發(fā)電機(jī)定子電 抗和 激磁電抗標(biāo)幺值； Td0 為定子繞組開路轉(zhuǎn)子繞組的時(shí)間常數(shù)； f0 為系統(tǒng)頻率。4）風(fēng)力發(fā)電機(jī)電磁功

3、率方程為ETfjsIxxjEdtEdTded0002)()(eeeIERP風(fēng)電場經(jīng)升壓變通過輸電線路并入電網(wǎng)，其電壓降落方程為:其中： 分別是風(fēng)電場高壓母線電壓、 無限大系統(tǒng)電壓、輸電線路傳輸電流； R 為輸電系統(tǒng)電阻與系統(tǒng)等值電阻之和； X 為輸電系統(tǒng)電抗與系統(tǒng)等值電抗之和。1)(IjXRUUxtwgwgUxtU1I. 負(fù)荷多項(xiàng)式模型主要包括恒阻抗、恒電流、恒功率負(fù)荷模型。3 輸電系統(tǒng)模型4 負(fù)荷模型三、電網(wǎng)強(qiáng)度對風(fēng)電系統(tǒng)電壓波動(dòng)的影響三、電網(wǎng)強(qiáng)度對風(fēng)電系統(tǒng)電壓波動(dòng)的影響 并網(wǎng)風(fēng)電機(jī)組在啟動(dòng)停止和運(yùn)行過程中都會(huì)產(chǎn)生電壓波動(dòng)和閃變，此外引起電壓波動(dòng)的因素還很多，如風(fēng)電場平均風(fēng)速和湍流強(qiáng)度、風(fēng)電

4、機(jī)組類型和控制系統(tǒng)特性以及風(fēng)電機(jī)組所接入系統(tǒng)的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)等.風(fēng)電場高壓母線至無限大系統(tǒng)的輸電線路兩端的電壓差為：NUQRPXjQXPRU)(式中：Q、P、UN 分別為注入系統(tǒng)的有功、吸收的無功功率和額定電壓。忽略虛部分量得到:求微分得到： 由此可知，風(fēng)電場風(fēng)速隨機(jī)變化引起注入系統(tǒng)的有功功率P 和無功功率Q 的變化，造成電壓波動(dòng)與閃變。其中，線路電阻和電抗是影響風(fēng)電機(jī)組引起電壓波動(dòng)變化量的重要因素，合適的線路電抗與電阻比可以使有功功率引起的電壓波動(dòng)被無功功率引起的電壓波動(dòng)補(bǔ)償?shù)?，從而使總的平均閃變值有所降低。同時(shí)，在電抗X 中有相當(dāng)大的比重是系統(tǒng)等值電抗，系統(tǒng)等值電抗與短路容量成反比，系統(tǒng)短路容量

5、越大，電源等值阻抗越小，風(fēng)電機(jī)組引起的電壓波動(dòng)越小。NUQXPRUNUXQdRPdUd)()()(四、四、Matlab 仿真分析仿真分析4.1 含風(fēng)電電網(wǎng)的仿真建模含風(fēng)電電網(wǎng)的仿真建模 風(fēng)電場經(jīng)升壓變通過30km 長的輸電線路并入電網(wǎng)，含風(fēng)電場的電網(wǎng)主接線見圖1。圖中：B1、B2、B3 為母線；C 為補(bǔ)償電容；R1 和X1 分別為線路電阻和電抗；RT 和XT 分別為變壓器電阻和電抗。不同風(fēng)速下風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出功率特性如圖：4.2 仿真分析及改進(jìn)措施仿真分析及改進(jìn)措施1）風(fēng)電場附近電網(wǎng)的電壓波動(dòng)2）線路電抗與電阻比對電壓波動(dòng)的影響線路電抗與電阻比是影響風(fēng)電機(jī)組引起電壓波動(dòng)和閃變的重要因素 合適的線路電抗與電阻比可以使有功功率引起的電壓波動(dòng)被無功功率引起的電壓波動(dòng)補(bǔ)償?shù)?，因此在風(fēng)電場接入電網(wǎng)設(shè)計(jì)時(shí)，需要合理選擇輸電線路材料。3）電網(wǎng)的短路容量對電壓波動(dòng)的影響。電網(wǎng)的短路容量不同時(shí)，風(fēng)電場高壓母線B2 電壓波動(dòng)部分曲線分別如圖1115 所示。 比較上圖，在風(fēng)電場接入電網(wǎng)的規(guī)劃設(shè)計(jì)階段，需要計(jì)算分析，通過選擇合適的并網(wǎng)點(diǎn)和電壓等級抑制電壓波動(dòng)和閃變。五、五、 結(jié)論結(jié)論1）線路電抗與電阻比是影響風(fēng)電機(jī)組引起電壓波動(dòng)和閃變的重要因素，合適的線路電抗與電阻比可以使有功功率引起的電壓波動(dòng)被無功功率引起的電壓波動(dòng)補(bǔ)償?shù)簦虼孙L(fēng)電場接入系統(tǒng)的線路