【摘 要】
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随着风电并网的容量越来越大,风电出力的波动性对电力系统的影响不容忽视,在并网时可能出现电力系统电压稳定、频率、功角稳定性和电能质量等问题。含风电系统的电压稳定性问题也成为制约风电并网容量的一个重要因素,因此研究风电并网对电压稳定性的影响和提高风电并网的电压稳定性具有重要的意义。本文针对风电出力波动性对电压稳定性的影响和应对策略展开研究。基于场景的方法已被广泛应用于对电力系统中的不确定变量的建模,本
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随着风电并网的容量越来越大,风电出力的波动性对电力系统的影响不容忽视,在并网时可能出现电力系统电压稳定、频率、功角稳定性和电能质量等问题。含风电系统的电压稳定性问题也成为制约风电并网容量的一个重要因素,因此研究风电并网对电压稳定性的影响和提高风电并网的电压稳定性具有重要的意义。本文针对风电出力波动性对电压稳定性的影响和应对策略展开研究。基于场景的方法已被广泛应用于对电力系统中的不确定变量的建模,本文采用Copula方法生成考虑不确定变量相关性的风电出力场景,研究了风电场出力不确定性对静态电压稳定性的影响,分别分析了风电出力波动性、接入位置、风电渗透率、风电场出力相关性和波动大小程度对电力系统静态电压稳定性的影响。大量仿真算例表明,风电场出力与系统负荷裕度具有较强的非线性。风电接入后使得电力系统静态电压稳定分析与控制问题由一个确定性问题转变为不确定性问题。风电接入带来了大量场景的计算负担,大大增加了电力系统静态电压稳定性问题的求解难度。为降低该问题的求解难度,本文提出了一种面向静态电压稳定问题的场景削减方法。该方法将各场景在鞍结点分岔处的负荷裕度和风电场出力场景之间的距离作为聚类指标,可有效避免极端场景的误消除,所提方法获得的群中心场景在分析电压稳定性问题上更具有代表性。为减小风电接入对电力系统静态电压稳定的影响,本文研究了电网拓扑结构对静态电压稳定性的影响,提出了采用电网拓扑优化(包含输电线路切换和母线解列运行两种方式)的方法提升含风电电力系统的静态电压稳定性。本文分别建立了以输电线路切换和母线解列为控制措施的增强控制模型,模型以最大化预测值确定的电力系统负荷裕度为目标函数,约束条件包括所有可能风电出力场景对应的系统负荷裕度大于给定阈值,并且线路切换和母线解列后的系统满足电力系统安全运行约束。为实现上述问题的快速求解以适应在线计算需求,本文提出了基于阶段式的求解方法对上述问题进行求解。首先采用本文所提出的面向静态电压稳定性的场景削减方法,缩小风电出力场景数量,然后采用基于灵敏度的方法实现对候选切换线路和母线解列场景进行快速扫描,快速剔除无效的控制措施,针对扫描后的投切线路和解列场景采用较为精确的look-ahead裕度估算方法进行排序,最后采用连续潮流方法对排序靠前的控制措施进行详细评估计算。最后在IEEE 118和IEEE 1648节点算例系统中进行了仿真测试,验证了所提出方法的有效性。
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