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由于日趋严重的环境与资源问题以及风能利用的成本低廉和技术成熟等原因,风力发电成为电力系统中相对增长最快的新能源发电技术,发展风电成为改善电力系统经济运行极为重要的措施。近几年,风力发电机组单机容量和风电场建设规模都日益扩大,但风力的随机性和间歇性会对电力系统稳定运行产生一定的影响,因此对于含有风电场的电力系统,需要建立正确的数学模型并对该系统进行仿真分析。
作为分析的基础,本文建立了风速、风电机组和风电场的数学模型。风电机组的数学模型主要包括风轮机模型、桨距控制环节和异步或双馈发电机模型,仿真分析了风电机组对于风速四种分量的响应。风电场模型研究中,考虑到尾流效应和地理位置等因素,风电场中各台风机位置处的风速并不相同,结果表明了风能分布模型在大规模风电场模型分析中的重要性。由于大量发电机并列运行模型的仿真会极大的浪费仿真时间,因此,本文提出了风电场电气部分参数的等值模型,用PSC伽MTDC验证其有效性,然后按类型或区域,进行模型合并与简化,建立适于潮流计算和电磁暂态分析的风力发电机群模型。
基于上述模型,本文对风电场——无穷大系统进行了简单的仿真分析,主要为电磁暂态分析,着眼于并网风电场与电网之间的相互影响,特别是对系统稳定性以及电能质量的影响,包括进行与风电场有关的电压偏差、电压波动、电压闪变、电压跌落、频率波动、谐波和间谐波等指标的电能质量分析,对大型风电场并网运行中的一些基础性的技术问题进行了研究。最后综合以上研究结果,对风电场现有装备的技术改造和未来发展规划总结出具有参考价值的技术改造和规划方案。