林 俐，張凌云，趙 雙，朱浩駿，余夢(mèng)澤

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考慮多因素關(guān)聯(lián)適用于大系統(tǒng)仿真的風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取方法

林 俐1，張凌云1，趙 雙2，朱浩駿3，余夢(mèng)澤3

(1.新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室(華北電力大學(xué))，北京 102206；2.廣東電網(wǎng)公司東莞供電局， 廣東 東莞 523000；3.廣東電網(wǎng)公司電網(wǎng)規(guī)劃研究中心，廣東 廣州 510080)

選擇合適的風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型是進(jìn)行風(fēng)電并網(wǎng)動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定仿真分析的基礎(chǔ)。首先從風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量、風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)位置、風(fēng)電場(chǎng)類型和場(chǎng)內(nèi)機(jī)組的排列方式4個(gè)方面分析了風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取時(shí)需要考慮的影響因素。然后面向大系統(tǒng)仿真，提出了滿足差異性評(píng)價(jià)指標(biāo)要求的，風(fēng)電場(chǎng)不同暫態(tài)模型的選取閾值計(jì)算方法。進(jìn)而給出了風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取的實(shí)用準(zhǔn)則。最后采用某實(shí)際地區(qū)電網(wǎng)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了所提方法的有效性。

風(fēng)電場(chǎng)；暫態(tài)模型；模型選?。幌到y(tǒng)仿真；差異性指標(biāo)

0 引言

隨著風(fēng)電技術(shù)的不斷成熟和國(guó)家可再生能源政策的實(shí)施，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電建設(shè)已進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)帶來了許多亟待解決的問題，如局部的電能質(zhì)量問題、電壓水平下降、線路傳輸功率越限、系統(tǒng)短路容量增加，由于大多數(shù)規(guī)?；?、集群化風(fēng)電場(chǎng)都遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，與主網(wǎng)聯(lián)系薄弱，可能造成系統(tǒng)全局暫態(tài)穩(wěn)定性的改變等[1-3]，給電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來安全隱患。因此，在現(xiàn)有大電網(wǎng)仿真的基礎(chǔ)上，需對(duì)風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型的建立和選取進(jìn)行研究，為電網(wǎng)仿真提供理論依據(jù)。

由于仿真軟件的限制，目前在電網(wǎng)暫態(tài)計(jì)算中，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)模型的選取主要有三種方式：第一種是將風(fēng)電場(chǎng)處理成負(fù)荷模型，文獻(xiàn)[4]比較負(fù)荷模型對(duì)含風(fēng)力發(fā)電的綜合負(fù)荷特性的描述能力，認(rèn)為隨風(fēng)電機(jī)組接入容量增加，風(fēng)電機(jī)組對(duì)負(fù)荷特性影響力增強(qiáng)，風(fēng)電機(jī)組接入容量比例不大于20%時(shí)，負(fù)荷模型具有良好的描述風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行特性的能力。第二種是將風(fēng)電場(chǎng)等值為單機(jī)模型，文獻(xiàn)[5]指出由于一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組之間的電氣聯(lián)系緊密，在暫態(tài)過程中各臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的運(yùn)行特性十分相似，可采用按容量加權(quán)法得到的單機(jī)等值模型近似模擬風(fēng)電場(chǎng)的暫態(tài)特性。文獻(xiàn)[6]以籠型異步風(fēng)電場(chǎng)的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)為樣本，提出了基于遺傳算法的風(fēng)電場(chǎng)單機(jī)等值建模方法和參數(shù)優(yōu)化模型。仿真結(jié)果表明無論對(duì)于風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組參數(shù)相同還是不同，風(fēng)電場(chǎng)采用基于遺傳算法的單機(jī)等值模型具有與采用詳細(xì)模型時(shí)相似的動(dòng)態(tài)特性。第三種是將風(fēng)電場(chǎng)處理成多機(jī)等值模型，對(duì)于大型風(fēng)電場(chǎng)，由于地形地貌以及尾流效應(yīng)和時(shí)滯等因素的影響，風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)風(fēng)速分布不均勻，風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速差異較大，使用單機(jī)表征法通常會(huì)產(chǎn)生較大誤差，針對(duì)這些問題，文獻(xiàn)[7-8]提出了按風(fēng)速進(jìn)行機(jī)群分類的多機(jī)等值方法。文獻(xiàn)[9]提出一種適合風(fēng)速差異較大的、基于K-means聚類算法的定速機(jī)組風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值多機(jī)表征方法，并通過仿真驗(yàn)證了方法的有效性。

以上研究大都是針對(duì)具體的仿真網(wǎng)絡(luò)驗(yàn)證所提方法以及等值模型的準(zhǔn)確性，并沒有給出在實(shí)際系統(tǒng)仿真中選擇風(fēng)電場(chǎng)模型的方法。鑒于此，本文從風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量、風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)位置、風(fēng)電場(chǎng)類型和場(chǎng)內(nèi)機(jī)組的排列方式4個(gè)方面分析了風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取需要考慮的影響因素，然后面向大系統(tǒng)仿真，提出了滿足差異性評(píng)價(jià)指標(biāo)要求的，風(fēng)電場(chǎng)不同暫態(tài)仿真模型的閾值計(jì)算方法，進(jìn)而給出風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)仿真模型選取的實(shí)用準(zhǔn)則，最后采用某實(shí)際地區(qū)電網(wǎng)驗(yàn)證所提方法的有效性。

1 ?風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取需要考慮的影響因素

1.1 風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量

風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量是模型選取時(shí)一個(gè)最直接的影響因素。如圖1所示的某地區(qū)實(shí)際系統(tǒng)中，220 kV兩英變電站通過聯(lián)絡(luò)線1與主網(wǎng)相連，設(shè)風(fēng)電場(chǎng)A是該地區(qū)待規(guī)劃的一座雙饋型風(fēng)電場(chǎng)，當(dāng)其裝機(jī)容量分別為15?MW、285?MW、700?MW時(shí)，分別采用負(fù)荷模型、單機(jī)模型、多機(jī)模型進(jìn)行模擬。設(shè)風(fēng)電場(chǎng)的初始風(fēng)速為9.7 m/s，對(duì)于設(shè)計(jì)的擾動(dòng)1：=1 s時(shí)兩英站至紅場(chǎng)K0A站一回線50%處發(fā)生三相短路故障，=1.2 s時(shí)兩側(cè)斷路器斷開，同時(shí)=1?s時(shí)加入幅值為4 m/s，持續(xù)時(shí)間為4 s的陣風(fēng)擾動(dòng)。

BPA作為電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的仿真分析軟件，具有仿真規(guī)模大、計(jì)算速度快等特點(diǎn)。本文采用該軟件進(jìn)行時(shí)域仿真，仿真結(jié)果如圖2~圖7所示。

圖1 某地區(qū)實(shí)際電網(wǎng)地理接線圖

圖2 裝機(jī)容量為15 MW時(shí)兩英站電壓

圖3 裝機(jī)容量為15 MW時(shí)聯(lián)絡(luò)線1的有功功率

圖4 裝機(jī)容量為285 MW時(shí)兩英站電壓

圖5 裝機(jī)容量為285 MW時(shí)聯(lián)絡(luò)線1的有功功率

圖6 裝機(jī)容量為700 MW時(shí)兩英站電壓

由圖2~圖7可知，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)A裝機(jī)容量較小時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)等值模型選取差異對(duì)兩英變電站220 kV母線電壓和聯(lián)絡(luò)線1上的功率影響不大，風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)對(duì)220?kV電網(wǎng)的影響可以忽略不計(jì)，此時(shí)將風(fēng)電場(chǎng)直接處理成傳統(tǒng)的負(fù)荷模型即可；隨著風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的逐漸增大，風(fēng)電場(chǎng)采用不同模型時(shí)，兩英站電壓和聯(lián)絡(luò)線1功率的仿真結(jié)果差異漸趨明顯，采用負(fù)荷模型模擬風(fēng)電場(chǎng)已無法描述出風(fēng)電場(chǎng)對(duì)220 kV電網(wǎng)的影響；當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)A的裝機(jī)容量增大到700?MW時(shí)，風(fēng)電場(chǎng)采用單機(jī)和多機(jī)等值模型所得到的兩英站電壓和聯(lián)絡(luò)線1上功率的仿真特性差異比較顯著，其中聯(lián)絡(luò)線功率誤差最大約為39%，采用多機(jī)等值模型更能體現(xiàn)風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有機(jī)組對(duì)故障和陣風(fēng)擾動(dòng)的疊加效果。此時(shí)，如果對(duì)仿真精度要求更高時(shí)，需要采用能反映風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行差異的多機(jī)等值模型來表征風(fēng)電場(chǎng)。

圖7 裝機(jī)容量為700 MW時(shí)聯(lián)絡(luò)線1的有功功率

需要注意的是，對(duì)于不同的待研究電網(wǎng)而言，相同規(guī)模的風(fēng)電場(chǎng)選取的模型也可能不一樣。比如，對(duì)于同一風(fēng)電場(chǎng)，當(dāng)待研究電網(wǎng)為220 kV主網(wǎng)時(shí)可等值為單機(jī)模型，而對(duì)于500 kV主網(wǎng)則等值為負(fù)荷模型。

1.2 風(fēng)電場(chǎng)類型

當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)是由多種類型機(jī)組組成的混雜風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，由于不同類型的風(fēng)電機(jī)組表現(xiàn)出來的動(dòng)態(tài)特性各不相同[10-11]，此時(shí)需要考慮機(jī)組的動(dòng)態(tài)差異。

下面以普通異步風(fēng)電機(jī)組(FSIG)、雙饋風(fēng)電機(jī)組(DFIG)混雜風(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行討論，定義FSIG裝機(jī)容量占整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)總裝機(jī)容量的比值為風(fēng)電場(chǎng)的混雜度。

這里仍以圖1所示的地區(qū)電網(wǎng)為研究系統(tǒng)，設(shè)風(fēng)電場(chǎng)A為400 MW的FSIG、DFIG混雜風(fēng)電場(chǎng)，分別取=0.05、=0.1、=0.3，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)采用負(fù)荷、單機(jī)和多機(jī)模型時(shí)，在擾動(dòng)1下的仿真結(jié)果如圖8所示。其中單機(jī)模型為不考慮風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)的機(jī)組類型差異，將風(fēng)電場(chǎng)等值為單DFIG模型；多機(jī)模型為考慮了FSIG和DFIG的動(dòng)態(tài)特性的雙機(jī)等值模型[9]。

圖8 k值不同時(shí)采用三種模型的仿真結(jié)果

所以，對(duì)于一個(gè)大容量的混雜風(fēng)電場(chǎng)，當(dāng)混雜度較小時(shí)，可不考慮風(fēng)電場(chǎng)機(jī)型差異，用主導(dǎo)機(jī)型表示的單機(jī)等值模型模擬混雜風(fēng)電場(chǎng)；而當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)混雜度較高時(shí)，不能忽略不同類型機(jī)組的動(dòng)態(tài)特性，需要采用能反應(yīng)出混雜風(fēng)電場(chǎng)特性的多機(jī)等值模型。

1.3 風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)的位置

并網(wǎng)點(diǎn)的位置也是影響風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取的一個(gè)重要因素。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)離研究電網(wǎng)較遠(yuǎn)時(shí)，可以忽略風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性。例如對(duì)于待研究的220?kV電網(wǎng)而言，遠(yuǎn)離該電網(wǎng)、且接入35?kV或10?kV的風(fēng)電場(chǎng)對(duì)電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性影響微乎其微，可以將風(fēng)電場(chǎng)直接用負(fù)荷模擬。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)離待研究電網(wǎng)較近時(shí)，需要考慮風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)對(duì)電網(wǎng)的影響，此時(shí)需采用能反映風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性的單機(jī)或多機(jī)模型來進(jìn)行表征。例如對(duì)圖1所示系統(tǒng)中的110 kV及以下電網(wǎng)動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行研究時(shí)，已不能采用負(fù)荷模型模擬風(fēng)電場(chǎng)。這是由于風(fēng)電場(chǎng)所處網(wǎng)絡(luò)末端的無功往往出現(xiàn)不足，節(jié)點(diǎn)電壓對(duì)風(fēng)電注入功率的變化會(huì)較敏感，風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)對(duì)局部電網(wǎng)的電壓質(zhì)量和電壓穩(wěn)定性的影響也會(huì)比較大[12]，采用恒功率或恒阻抗表示的負(fù)荷模型顯然表現(xiàn)不出這種風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)對(duì)電網(wǎng)的影響。特別地，當(dāng)需要模擬電網(wǎng)發(fā)生某些極端故障時(shí)風(fēng)機(jī)的脫網(wǎng)特性，若風(fēng)電場(chǎng)仍采用負(fù)荷模型模擬，必然不能表征風(fēng)電場(chǎng)低電壓穿越特性，所得到的仿真結(jié)果會(huì)與實(shí)際情況產(chǎn)生較大誤差。

1.4 風(fēng)電場(chǎng)機(jī)組排列方式

當(dāng)待模擬的大容量風(fēng)電場(chǎng)距離研究電網(wǎng)較近，需要計(jì)及風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)特性時(shí)，場(chǎng)內(nèi)機(jī)組的排列方式也是影響風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取的重要因素。

通常，場(chǎng)內(nèi)風(fēng)電機(jī)組的排列和風(fēng)速分布是風(fēng)電場(chǎng)機(jī)群劃分的主要依據(jù)。文獻(xiàn)[13-16]中利用了能反映風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)速、風(fēng)速、實(shí)測(cè)有功作為機(jī)群分類指標(biāo)，以風(fēng)電機(jī)組具有相同或相近的運(yùn)行點(diǎn)為機(jī)群劃分原則，將具有相同運(yùn)行點(diǎn)的風(fēng)電機(jī)組劃分為一個(gè)機(jī)群，建立風(fēng)電場(chǎng)的多機(jī)表征模型，較準(zhǔn)確地反映了風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。

2 ?風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取方法

2.1 差異性評(píng)價(jià)指標(biāo)

為了考察風(fēng)電場(chǎng)采用不同模型時(shí)仿真結(jié)果差異性大小，定義以下兩種差異性評(píng)價(jià)指標(biāo)：

當(dāng)滿足以下任一條件時(shí)，則認(rèn)為風(fēng)電場(chǎng)模型會(huì)對(duì)仿真結(jié)果有較大影響：

2.2 以風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量選擇模型

為了考察風(fēng)電場(chǎng)采用不同模型時(shí)仿真結(jié)果差異性大小，定義以下兩種差異性評(píng)價(jià)指標(biāo)：

圖9 典型電網(wǎng)連接示意圖

2.3 大容量混雜風(fēng)電場(chǎng)的模型選擇

當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)為混雜風(fēng)電場(chǎng)時(shí)，混雜度在不同范圍時(shí)應(yīng)采用不同的等值模型。此處仍引用1.2節(jié)中混雜度的定義，設(shè)，其中比例較少的一類風(fēng)電機(jī)組裝機(jī)容量為，另一類風(fēng)電機(jī)組的裝機(jī)容量為。

給定電網(wǎng)以及誤差要求，可以確定一個(gè)片區(qū)內(nèi)混雜風(fēng)電場(chǎng)的混雜度閾值。當(dāng)小于時(shí)，采用以主導(dǎo)機(jī)型表示的單機(jī)等值模型模擬混雜風(fēng)電場(chǎng)；當(dāng)大于時(shí)，采用考慮機(jī)型差異的多機(jī)等值模型模擬混雜風(fēng)電場(chǎng)。

這里同樣以圖9所示的待模擬的混雜風(fēng)電場(chǎng)為例說明混雜度閾值的確定。已知片區(qū)1的、，當(dāng)超過時(shí)且在2.2節(jié)中設(shè)置的故障擾動(dòng)下，考察風(fēng)電場(chǎng)采用單機(jī)等值模型和多機(jī)等值模型時(shí)聯(lián)絡(luò)線上有功功率和母線電壓的變化情況，計(jì)算相應(yīng)的、，則存在使得：

2.4 計(jì)及并網(wǎng)點(diǎn)位置的模型選擇

為了量化并網(wǎng)點(diǎn)的位置對(duì)風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取的影響，定義為

2.5 風(fēng)電場(chǎng)模型選取實(shí)用準(zhǔn)則

a.?風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組類型相同，將風(fēng)電場(chǎng)等值成一臺(tái)同類型風(fēng)電機(jī)組。

1)?風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組類型相同。按風(fēng)電機(jī)組的排列方式進(jìn)行多機(jī)等值：

a.?若風(fēng)電場(chǎng)地勢(shì)平坦，機(jī)組排列較規(guī)律，則直接按列進(jìn)行等值，若列數(shù)過多，此時(shí)可考慮將相鄰的某幾列風(fēng)電機(jī)組等值為一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，適當(dāng)?shù)販p少等值風(fēng)電機(jī)組的臺(tái)數(shù)。

b.?若風(fēng)電場(chǎng)地形較復(fù)雜，場(chǎng)內(nèi)各風(fēng)電機(jī)組的風(fēng)速差異性較大，此時(shí)，可以采用聚類算法進(jìn)行機(jī)群劃分。利用能反映風(fēng)電機(jī)組運(yùn)行點(diǎn)的轉(zhuǎn)速、風(fēng)速、實(shí)測(cè)有功等作為機(jī)群分類指標(biāo)，以風(fēng)電機(jī)組具有相同或相近的運(yùn)行點(diǎn)為機(jī)群劃分原則，將具有相同運(yùn)行點(diǎn)的風(fēng)電機(jī)組劃分為一個(gè)機(jī)群，并分別用一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組等值一個(gè)機(jī)群，建立風(fēng)電場(chǎng)的多機(jī)表征模型。

3 ?實(shí)證仿真

本節(jié)以圖1所示實(shí)際系統(tǒng)220?kV主網(wǎng)為待研究電網(wǎng)，該地區(qū)電網(wǎng)的總有功負(fù)荷=3 000 MW，片區(qū)1內(nèi)的有功負(fù)荷=280 MW。誤差要求、、分別取為5%、25%、15%。

風(fēng)電場(chǎng)A裝機(jī)容量不同時(shí)，系統(tǒng)在擾動(dòng)1下的部分計(jì)算結(jié)果見表1~表4，表中、、分別指仿真結(jié)果差異最大時(shí)刻風(fēng)電場(chǎng)采用負(fù)荷模型、單機(jī)模型、多機(jī)模型時(shí)兩英站的電壓，、、分別指仿真結(jié)果差異最大時(shí)刻采用三種模型時(shí)聯(lián)絡(luò)線1的有功功率。

表1 兩英站電壓及相應(yīng)的值

Table 1 Liangying substation voltage and corresponding value of

CPW/MWU1/p.u.U2/p.u. 0.45%13.51.0471.0490.2% 4.5%1351.0501.0722.1% 7.2%2151.0441.0995.0% 9.5%2851.0361.0935.2% 14.2%4261.0231.1107.8% 16.7%5001.0111.1149.2% 19.0%5700.9961.11810.9% 21.5%6450.9761.12112.9%

表2 兩英站電壓及相應(yīng)的值

Table 2 Liangying substation voltage and corresponding value of

表2 兩英站電壓及相應(yīng)的值

CPW /MWU2/p.u.U3/p.u. 0.45%13.51.0491.0490% 4.5%1351.0721.0720% 7.2%2151.0991.0990% 9.5%2851.0931.0930% 14.2%4260.9951.0051.0% 16.7%5000.9750.9881.35% 19.0%5700.9510.9681.76% 21.5%6450.9280.9593.23%

表3 聯(lián)絡(luò)線1有功功率及相應(yīng)的和值

Table 3 Active power of tie line 1 and corresponding value of and

表3 聯(lián)絡(luò)線1有功功率及相應(yīng)的和值

CP1 /MWP2 /MW 0.45%10.511.61.19.5% 4.5%90.699.48.68.6% 7.2%151.0164.113.18.0% 9.5%200.0219.819.89.0% 14.2%300.0444.2144.232.4% 16.7%345.1530.4185.334.9% 19.0%390.7607.2216.535.7% 21.5%435.2686.2251.036.6%

表4 聯(lián)絡(luò)線1有功功率及相應(yīng)的和值

Table 4 Active power of tie line 1 and corresponding value of and

表4 聯(lián)絡(luò)線1有功功率及相應(yīng)的和值

CP2/MWP3/MW 0.45%11.611.90.32.5% 4.5%99.4103.74.34.1% 7.2%164.1170.05.93.4% 9.5%219.8229.59.74.2% 14.2%444.2392.651.613.1% 16.7%530.4460.170.315.2% 19.0%607.2526.780.515.2% 21.5%686.2571.5114.720.1%

對(duì)于選定的實(shí)際地區(qū)電網(wǎng)，在研究220 kV電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)和穩(wěn)定特性時(shí)，對(duì)于大部分現(xiàn)有的裝機(jī)容量為49.5 MW及以下的風(fēng)電場(chǎng)，均可直接等值為負(fù)荷模型，部分裝機(jī)容量較大的風(fēng)電場(chǎng)一般采用單機(jī)模型即能夠滿足系統(tǒng)仿真需求。目前該電網(wǎng)尚無需要多機(jī)等值的風(fēng)電場(chǎng)。

圖10 風(fēng)電場(chǎng)模型差異時(shí)兩英站電壓對(duì)比

圖11 風(fēng)電場(chǎng)模型差異時(shí)聯(lián)絡(luò)線1有功功率對(duì)比

4 ?結(jié)論

本文從風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量、風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)位置、風(fēng)電場(chǎng)類型、風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)機(jī)組的排列方式4個(gè)方面討論了風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取需要考慮的影響因素，然后面向大系統(tǒng)仿真給出了風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取的方法，最后以某實(shí)際地區(qū)電網(wǎng)驗(yàn)證了所提方法的有效性，并得到如下結(jié)論：

(1)?風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量是風(fēng)電場(chǎng)暫態(tài)模型選取最重要的影響因素，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量較小時(shí)，可將風(fēng)電場(chǎng)處理為負(fù)荷模型，隨著風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量的增加，宜將風(fēng)電場(chǎng)處理為單機(jī)等值模型或多機(jī)等值模型。

(2)?對(duì)于選定的實(shí)際地區(qū)電網(wǎng)，在研究220?kV電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)和暫態(tài)特性時(shí)，大部分50?MW以下的風(fēng)電場(chǎng)模型可以用負(fù)荷模型等值，也即小容量風(fēng)電場(chǎng)對(duì)220?kV及以上電網(wǎng)的動(dòng)態(tài)特性影響基本可以忽略。

(3)?當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的裝機(jī)容量占地區(qū)負(fù)荷比例超過某一值時(shí)，還需要考慮到風(fēng)電場(chǎng)類型以及場(chǎng)內(nèi)機(jī)組排列方式的影響。當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)的混雜度較低時(shí)，可直接采用單機(jī)等值模型，而當(dāng)混雜度較高時(shí)，需要采用能反映出混雜風(fēng)電場(chǎng)特性的多機(jī)模型。對(duì)于場(chǎng)內(nèi)機(jī)組排列方式而言，當(dāng)機(jī)組呈規(guī)則的矩形方式排列時(shí)，可將同行或同列的機(jī)組等值為一臺(tái)風(fēng)電機(jī)組，而對(duì)于地形復(fù)雜、機(jī)組排列不規(guī)則的大型風(fēng)電場(chǎng)，可以按機(jī)組具有相近運(yùn)行點(diǎn)為機(jī)群劃分原則，采用聚類算法進(jìn)行機(jī)群劃分，將同群內(nèi)的機(jī)組合并為一臺(tái)等值機(jī)，建立風(fēng)電場(chǎng)的多機(jī)表征模型。

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(編輯 葛艷娜)

Selecting approach for transient model of wind farm aiming at system simulation considering correlations among multi-factors

LIN Li1, ZHANG Lingyun1, ZHAO Shuang2, ZHU Haojun3, YU Mengze3

(1. State Key Laboratory of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources (North China Electric Power University), Beijing 102206, China; 2. Dongguan Power Supply Bureau of Guangdong Power Grid Corporation, Dongguan 523000, China; 3. Power System Planning Research Center of Guangdong Power Grid Corporation, Guangzhou 510080, China)

An appropriate transient model of wind farm is demanded for researches about the impacts of large scale wind generation. Firstly, the influence factors which should be taken into consideration of the transient model selecting for wind farm are investigated in view of four aspects as follows, the installed capacity of wind farm, types of wind farm, the point of interconnection of wind farm and the arrangement of wind turbines. Secondly, the calculation method of threshold selection for different transient models of wind farms for system simulation which meets the requirement of the error evaluation index is proposed and a practical criteria for selecting the transient model of wind farm is presented. Finally, the effectiveness of the proposed method is verified based on an actual regional power grid. This work is supported by National Natural Science Foundation of China — the theory and analysis methods for the large scale wind power integrated random-certainty coupled power system (No. 51190103), and Research and Demonstrationon Key Technology of Combined Operation Control of Multi Energy Power with Large-Scale Photovoltaic Power (No. 2013BAA02B01).

wind farm; transient model; model selection; system simulation; error index

10.7667/PSPC150871

國(guó)家自然基金重大項(xiàng)目(隨機(jī)-確定性耦合電力系統(tǒng)穩(wěn)定機(jī)理及分析方法)(51190103)；國(guó)家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(含大型光伏電站的多種能源發(fā)電聯(lián)合運(yùn)行控制關(guān)鍵技術(shù)研究及示范)(2013BAA02B01)

2015-05-24；

2015-07-08

林 俐(1968-)，女，博士，副教授，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析與控制、風(fēng)電并網(wǎng)及其系統(tǒng)分析等；E-mail:linli@ncepu.edu.cn 張凌云(1989-)，男，碩士研究生，研究方向?yàn)殡娏ο到y(tǒng)分析、運(yùn)行與控制及風(fēng)電并網(wǎng)；E-mail:?zly897@126.com 趙 雙(1989-)，男，碩士，研究方向?yàn)樾履茉措娏ο到y(tǒng)分析與控制。