CN106786734A - 电网风电场接入选址方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电网风电场接入选址方法，包括：依据***规划进行模型搭建；利用PSD‑BPA的潮流计算模块对***进行潮流计算；利用PSD‑BPA的稳定计算模块对***进行稳定计算；对风电接入影响进行分析，该分析包括：电压偏差、电力***网损、短路容量比、电压波动、电压闪变、电压稳定性和谐波；通过逐渐增加风机装机容量，对风电最大接入能力进行计算，获得该接入点的最大风电接入能力；以及步骤六、选择风电场附近的接入可选点，针对不同的接入可选点按照步骤一至步骤四进行计算，将不超过相关标准规定的情况下影响小的可选接入点作为风电场的最佳接入点。本发明给出了一种较佳的选址方法，给出了风电最大接入能力和最佳接入点。
Description
技术领域
本发明涉及一种电网风电场接入选址方法。
背景技术
风能作为一种可再生资源，具有可再生、无污染、储量大、分布广泛等优点，同时风电较其它新能源成本更低，技术也更为成熟，具备大规模商业开发的条件，因此已成为世界能源的重要组成部分。
但是，由于风力发电具备的一些特性，风电并网会影响电力***的运行稳定性，制约着它的大规模发展。风电机组的有功功率主要由风速决定，而风速具有间歇性和随机性，因此风电功率也具有随机性和波动性等特征，风电功率的随机性和波动性会对电力***造成诸多负面影响，如对电力***电压稳定性、电能质量等都有不利影响。由于风电场大多建在电网末端，网络结构薄弱，耐冲击能力有限，同时随着风电场数目和装机容量的不断增加，更多地采用大规模并入输电网络的方式，因此，风电并网对电网的电能质量和安全运行造成的影响越来越不可忽视，电压稳定问题已成为制约风电场并网容量的关键因素。另一方面，风电在现有技术水平下的可调度性较差，并网运行的风电场对电网来说是一个随机的扰动源，因此对风电场接入方案的综合评价成为风电场规划设计迫切需要解决的问题。
一般来讲，电力***电压稳定性是指正常运行情况下或遭受干扰后电力***维持所有母线电压在可以承受的稳态值的能力。风电场的接入相当于给电力***施加了一个扰动源，电力***的潮流分布受风电场接入的影响发生改变，导致电网电压发生显著变化，风电并网对电网电压的影响主要有以下三个方面：
1)由于风电具有随机性和间歇性，风电并网会影响电网的电能质量，如产生电压波动、闪变，谐波等。
2)风机机端电压降低将导致风机内部电流增大，会缩短设备使用寿命，甚至造成设备损坏，为了避免这种情况，所有风机都配备有低电压保护装置，当机端电压低于某一定值时，保护装置动作将风机从电网切除。因此，当***发生扰动导致机端电压过低时，风机被切除，将会加速***电压失稳，甚至引发电压崩溃。
3)由于风电机组自身的无功特性，当风电场出力变化时，会造成无功功率波动，导致***特别是风电并网区域的电压波动，影响***的电压稳定性。
风电场出力增加的同时，风电场及其并网线路的无功功率需求增加，如果电网不能提供足够的无功支撑，会导致风机端电压过低，影响风电场的正常运行和***的电压稳定性，因此通常在机端处安装无功补偿装置来维持电压的稳定。风电场在低注入功率时，由于风电场为电网提供了有功功率，改善了***潮流分布，降低了支路上的无功损耗，***各个节点处于较高的电压水平；当风电场出力较高时，风电并网线路无功损耗及风电场的无功需求增大，引起风电场及其附近节点电压水平下降，电压稳定性降低风电注入功率对节点电压水平和***电压稳定性具有很大的影响，一个给定电网所能接受的风电容量即它的风电接入能力是有限的，确定电网的风电接入能力一直是运行规划人员十分关注的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电网风电场接入选址方法，以使电网风电场接入选址合理，满足各种标准和规定。
为此，本发明提供了一种电网风电场接入选址方法，包括：步骤一：依据***规划进行模型搭建；步骤二：利用PSD-BPA的潮流计算模块对***进行潮流计算；步骤三：利用PSD-BPA的稳定计算模块对***进行稳定计算；步骤四：对风电接入影响进行分析，包括：电压偏差分析、电力***网损分析、短路容量比分析、电压波动分析、电压闪变分析、电压稳定性分析、以及谐波分析；步骤五：对风电最大接入能力计算：在步骤一至步骤四中逐渐增加风机装机容量，并按照步骤一至步骤四的方法进行计算，直到步骤四中不满足相关标准为止，此时获得的风机装机容量为该接入点的最大风电接入能力；以及步骤六：选择风电场附近的接入可选点，针对不同的接入可选点按照步骤一至步骤四进行计算，并按照步骤四进行分析，将不超过相关标准规定的情况下影响小的可选接入点选择为风电场接入地址。
进一步地，上述电压偏差分析包括：根据风电接入的变电站母线电压变化情况进行电压偏差计算。
进一步地，上述短路容量比分析包括：根据风电接入点的短路容量，并根据风电装机容量，计算短路容量比K。
进一步地，上述电压闪变分析包括：根据风电场风机数量N、第i台风机装机容量、电网阻抗角、风速、第i台风机在给定电网阻抗角和风速下的闪变系数、接入点短路容量得到短时间闪变严重度和长时间闪变严重度，其中，风机数量N、第i台风机装机容量由电网规划文件得到，电网阻抗角由稳定计算得到的接入点等值阻抗得到。
进一步地，上述电压稳定性分析包括：通过潮流计算得到风电接入点的电压灵敏度系数，并依据电压灵敏度系数大小进行分析，其中，电压稳定性判别方式为：当时判定为电压稳定。
进一步地，上述谐波分析包括：根据风机注入谐波电流和接入点等值阻抗计算得到谐波电压，其中谐波电流由风机参数得到，接入点等值阻抗由稳定计算得到，谐波电压计算方法为：谐波电流与等值阻抗相乘得到。
根据本发明的电网风电场接入选址方法，通过分析风电场接入对电网的影响，制定分析内容及相关评价指标，不仅能找寻到可选的接入点，而且还能够确定对电网影响较小的接入点，从而优化电网风电场的接入选址。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明的电网风电场接入选址方法的流程图；
图2是根据本发明的电网风电场接入选址方法的接入选址实例的方案1的示意图；以及
图3是根据本发明的电网风电场接入选址方法的接入选址实例的方案2的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
图1至图3示出了根据本发明的一些实施例。
如图1所示，本发明的电网风电场接入选址方法，包括以下步骤：
步骤一、依据***规划进行风电场模型搭建：
风电场静态等值模型结构包括：风力发电机、风机变、风电场主变、线路。风电场动态等值模型参数包括：风力发电机类型、风力发电机控制方式。静态等值模型建立在.dat文件中。动态等值模型建立在.swi文件中。风力发电机模型参数包括：名称、接入点、控制方式、功率。
在PSD-BPA(电力***分析软件)中，潮流数据文件为.dat文件。对应风电接入分析，需要增加新建风电场相关数据。需要新建的数据包括：节点数据卡、变压器数据卡、线路数据卡。节点数据卡包括：风力发电机的数据卡和母线的数据卡。交流节点数据卡为B卡。
在PSD-BPA中，稳定数据文件为.swi文件。.swi文件中的数据需要与.dat中数据相对应，对于新建和缺失的数据，需要补足。
步骤二、对***进行潮流计算
潮流计算通过PSD-BPA的潮流计算功能得到。潮流计算的输入数据为.dat文件，输出数据为.pfo文件。
步骤三、对***进行稳定计算
稳定计算通过PSD-BPA的稳定计算功能得到。稳定计算输入数据为.swi文件和.pfo文件,输出数据为.out文件。
步骤四、风电接入影响分析
风电接入影响分析包括：电压偏差分析；电力***网损分析；短路容量比分析；电压波动分析；电压闪变分析；电压稳定性分析；谐波分析。
电压偏差分析方法为：根据风电接入的变电站母线电压变化情况进行电压偏差计算。电压偏差应满足如下标准：《电能质量供电电压允许偏差》(GB12325-2008)；《风电场接入电网技术规定》Q/GDW 392-2009。
短路容量比分析方法为：根据风电接入点的短路容量，并根据风电装机容量，计算短路容量比K。
短路容量比K越小，风电接入效果越好。对于所述短路容量比K的取值国内尚无相关评价标准，可以借鉴国外的评价指标，如：丹麦为5％，日本为10％。
电压闪变分析方法为：根据风电场风机数量N、第i台风机装机容量、电网阻抗角、风速、第i台风机在给定电网阻抗角和风速下的闪变系数为、接入点短路容量可以得到短时间闪变严重度和长时间闪变严重度。所述风机数量N、第i台风机装机容量由电网规划文件得到。电网阻抗角由稳定计算得到的接入点等值阻抗得到。所述第i台风机在给定电网阻抗角和风速下的闪变系数为由风机说明书得到。短时间闪变严重度和长时间闪变严重度的标准参见：《电能质量电压波动和闪变》(GB12326-2000)。
电压稳定性分析方法为：通过潮流计算得到风电接入点的电压灵敏度系数，并依据电压灵敏度系数大小进行分析。电压稳定性判别方法为：当时判定为电压稳定。
谐波分析方法为：根据风机注入谐波电流和接入点等值阻抗计算得到谐波电压。所述谐波电流由风机参数得到。所述接入点等值阻抗由稳定计算得到。谐波电压计算方法为：谐波电流与等值阻抗相乘得到。所述谐波大小判断标准参见：《电能质量公用电网谐波》(GB/T14549-93)。
步骤五、风电最大接入能力分析
最大接入能力分析的方法为在步骤一中逐渐增加风电装机容量，并按照步骤一至步骤四的方法进行计算，直到在步骤四中不满足相关标准为止。此时得到的风电装机容量为该接入点的最大风电接入能力。
步骤六、风电选址优化
选址优化指的是当规划风电场有不同的接入点可选时，分别选定不同接入点按照步骤一至步骤四进行计算，并按照步骤四的分析方法进行分析，在不超过相关标准规定的情况选择影响小的接入点。
风机选址实例一
##风电场采用110kV电压等级并网。其方案1为通过新塘站接入***，如图1所示。方案2为通过贺庄站接入***，如图2所示。##风电场计划本期装机容量50MW，终期装机容量150MW。
##风场最大接入能力是通过上述相关分析，逐渐增加风电容量直到不满足相关要求来确定##风场最大接入能力，具体如下表：
由上表数据可知，贺庄站最大风电接入能力大于新塘站。其都满足终期接入建设要求。
新塘站最为接入点线路投资建设费用小，运行网损小。在都满足风电接入要求的情况下，新塘站接入方案优于贺庄站。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种电网风电场接入选址方法，其特征在于，包括：
步骤一：依据***规划进行模型搭建；
步骤二：利用PSD-BPA的潮流计算模块对***进行潮流计算；
步骤三：利用PSD-BPA的稳定计算模块对***进行稳定计算；
步骤四：对风电接入影响进行计算，包括：电压偏差分析、电力***网损分析、短路容量比分析、电压波动分析、电压闪变分析、电压稳定性分析、以及谐波分析；
步骤五：对风电最大接入能力进行计算：在步骤一至步骤四中逐渐增加风机装机容量，并按照步骤一至步骤四的方法进行计算，直到步骤四中不满足相关标准为止，此时获得的风机装机容量为该接入点的最大风电接入能力；以及
步骤六：选择风电场附近的可选接入点，针对不同的接入可选点按照步骤一至步骤四进行计算，并按照步骤四进行分析，将不超过相关标准规定的情况下影响小的可选接入点选择为风电场接入地址。
2.根据权利要求1所述的风电场接入选址方法，其特征在于，所述电压偏差分析包括：根据风电接入的变电站母线电压变化情况进行电压偏差计算。
3.根据权利要求1所述的风电场接入选址方法，其特征在于，所述短路容量比分析包括：根据风电接入点的短路容量，并根据风电装机容量，计算短路容量比K。
4.根据权利要求1所述的风电场接入选址方法，其特征在于，所述电压闪变分析包括：根据风电场风机数量N、第i台风机装机容量、电网阻抗角、风速、第i台风机在给定电网阻抗角和风速下的闪变系数、接入点短路容量得到短时间闪变严重度和长时间闪变严重度，其中，所述风机数量N、第i台风机装机容量由电网规划文件得到，所述电网阻抗角由稳定计算得到的接入点等值阻抗得到。
5.根据权利要求1所述的风电场接入选址方法，其特征在于，所述电压稳定性分析包括：通过潮流计算得到风电接入点的电压灵敏度系数，并依据电压灵敏度系数大小进行分析，其中，电压稳定性判别方式为：当时判定为电压稳定。
6.根据权利要求1所述的风电场接入选址方法，其特征在于，所述谐波分析包括：根据风机注入谐波电流和接入点等值阻抗计算得到谐波电压，其中所述谐波电流由风机参数得到，所述接入点等值阻抗由稳定计算得到，所述谐波电压计算方法为：谐波电流与等值阻抗相乘得到。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170531 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |