直驅(qū)式風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的并網(wǎng)逆變器

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1、電網(wǎng)約束條件下的風(fēng)電運(yùn)行　　摘要：甘肅風(fēng)能資源豐富，近年來(lái)，風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)容量迅猛增長(zhǎng)。甘肅省政府在酒泉地區(qū)規(guī)劃建設(shè)一個(gè)擁有“陸上三峽”之稱的“河西風(fēng)電走廊”。至2008年底，酒泉地區(qū)風(fēng)電總裝機(jī)容量已達(dá)到508.6MW，占甘肅電網(wǎng)總?cè)萘康?.34％。酒泉風(fēng)電場(chǎng)出線直接接入110kV及以上電壓等級(jí)輸電網(wǎng)，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，處于甘肅電網(wǎng)末端，屬于弱電網(wǎng)系統(tǒng)，風(fēng)電場(chǎng)接入對(duì)電網(wǎng)調(diào)度和運(yùn)行影響已很嚴(yán)重。本文結(jié)合嘉酒電網(wǎng)中風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)的實(shí)例，分析了風(fēng)電接入后對(duì)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響，以及通過合理配置安全自動(dòng)裝置對(duì)提高電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性和提高風(fēng)電送出能力的作用，同時(shí)提出了一些建議和措施?！　￡P(guān)鍵詞：風(fēng)電

2、并網(wǎng)，調(diào)度運(yùn)行，安自裝置，風(fēng)力發(fā)電　　1引言　　風(fēng)能是一種潔凈的、儲(chǔ)量極為豐富的可再生能源。受化石能源日趨枯竭、能源供應(yīng)安全和保護(hù)環(huán)境等的驅(qū)動(dòng)，自20世紀(jì)70年代中期以來(lái)，世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家和一些發(fā)展中國(guó)家都重視風(fēng)能的開發(fā)利用。特別是自20世紀(jì)90年代初以來(lái)，隨著風(fēng)能最主要的利用形式－風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展十分迅速，世界風(fēng)電裝機(jī)容量的年平均增長(zhǎng)率超過了30％。風(fēng)能將是21世紀(jì)最有發(fā)展前景的綠色能源，是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要新動(dòng)力源?！　「拭C是我國(guó)風(fēng)能資源相對(duì)豐富的省區(qū)之一，風(fēng)能資源理論儲(chǔ)量2.37億千瓦。而位于河西走廊西端的酒泉地區(qū)是甘肅風(fēng)能資源最為豐富的地區(qū)，可利用面積達(dá)到1萬(wàn)平方公里

3、，風(fēng)能資源可開發(fā)量在4000萬(wàn)千瓦左右。近年來(lái)，隨著《可再生資源法》的頒布實(shí)施以及國(guó)家對(duì)開發(fā)利用清潔能源、可再生能源的大力扶持，甘肅電網(wǎng)內(nèi)小水電、風(fēng)電得到了迅速發(fā)展，同時(shí)送出受限的矛盾也日益突出，而這種矛盾在嘉酒電網(wǎng)則更為突出。　　嘉酒電網(wǎng)位于甘肅電網(wǎng)末端，按負(fù)荷中心劃分該網(wǎng)分為東西兩部分，網(wǎng)內(nèi)除東部電網(wǎng)的330kV嘉峪關(guān)變通過330kV線路與主網(wǎng)連接外，主要是110kV及以下電壓等級(jí)的配電線路，直到2007年才在嘉酒西部電網(wǎng)新建一座330kV瓜州變電站，同時(shí)建成一回330kV線路連接?xùn)|、西部的嘉峪關(guān)和瓜州變電站。為了保證嘉峪關(guān)、敦煌等重要旅游景點(diǎn)的供電可靠性，嘉酒電網(wǎng)采用330

4、/110kV電磁環(huán)網(wǎng)供電形式。嘉酒電網(wǎng)風(fēng)電的集中上網(wǎng)點(diǎn)主要在嘉酒電網(wǎng)西部的330kV瓜州變和110kV陽(yáng)關(guān)變，截至2008年12月底風(fēng)電裝機(jī)容量已達(dá)到560MW。此外，嘉酒網(wǎng)內(nèi)的小水電發(fā)展也相當(dāng)迅速，但是布局相對(duì)于風(fēng)電來(lái)說較為均衡，目前小水電的規(guī)模已達(dá)到200MW，東西部大約各占50％。目前，嘉酒網(wǎng)內(nèi)最大用電負(fù)荷約300MW，在平衡網(wǎng)內(nèi)用戶電廠出力后，極限情況下有600MW以上富裕的風(fēng)電、水電需要送出，加之水電發(fā)電的季節(jié)性和風(fēng)電發(fā)電的隨機(jī)性，給調(diào)度運(yùn)行帶來(lái)了極大的困難?！　〗鉀Q嘉酒電網(wǎng)風(fēng)電、水電的送出問題，可從兩個(gè)方面著手，一是加強(qiáng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)，二是合理布置穩(wěn)定控制裝置。目前已在規(guī)劃

5、、建設(shè)750kV電網(wǎng)，但是在750kV網(wǎng)架建成前的過渡時(shí)期，采用穩(wěn)定控制裝置將是提高嘉酒電網(wǎng)風(fēng)電、水電送出能力主要途徑。本文結(jié)合嘉酒電網(wǎng)中風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)的實(shí)例，分析了風(fēng)電接入后對(duì)電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性的影響，以及通過合理配置安全自動(dòng)裝置對(duì)提高電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性和提高風(fēng)電送出能力的作用?！　?電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及計(jì)算條件　　2.1電網(wǎng)結(jié)構(gòu)嘉酒電網(wǎng)主要分為兩個(gè)部分，嘉酒東部和嘉酒西部電網(wǎng)。其中嘉酒東部電網(wǎng)是以330kV嘉峪關(guān)變?yōu)楹诵牡妮椛錉罟╇娋W(wǎng)絡(luò)，嘉酒西部電網(wǎng)是以330kV瓜州變?yōu)楹诵牡妮椛錉罟╇娋W(wǎng)絡(luò)，東、西部電網(wǎng)通過330kV瓜嘉線及110kV電網(wǎng)電磁環(huán)網(wǎng)運(yùn)行。截至2008年底的嘉酒電網(wǎng)見圖1，風(fēng)電場(chǎng)

6、裝機(jī)容量見表1。表12008年底嘉酒電網(wǎng)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量風(fēng)電場(chǎng)A風(fēng)場(chǎng)B風(fēng)場(chǎng)C風(fēng)場(chǎng)D風(fēng)場(chǎng)E風(fēng)場(chǎng)E風(fēng)場(chǎng)合計(jì)裝機(jī)容量（MW）1005015010050110560??圖1、截至2008年底的嘉酒電網(wǎng)示意圖　　2.2計(jì)算條件　　⑴、選取電力系統(tǒng)綜合分析程序(PSASP6.25)，采用程序中提供鼠籠式風(fēng)電機(jī)組模型和雙饋直驅(qū)風(fēng)機(jī)通用模型，并與電網(wǎng)其余元件聯(lián)接，形成含有風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)計(jì)算數(shù)據(jù)。其中A、B、C風(fēng)電場(chǎng)為鼠籠式風(fēng)電機(jī)組，D、E、F風(fēng)電場(chǎng)為雙饋風(fēng)機(jī)。　?、?、根據(jù)《電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定導(dǎo)則》第一級(jí)安全穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，計(jì)算采取的故障集主要為元件N-1故障，其中：同級(jí)電壓的雙回線或多回線和環(huán)網(wǎng)，任一

7、回線路三相故障斷開不重合；兩級(jí)電壓的電磁環(huán)網(wǎng)中單回高一級(jí)電壓線路故障或無(wú)故障斷開，必要時(shí)可采用切機(jī)或快速降低發(fā)電機(jī)組出力的措施?！　、?、安全穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)為：當(dāng)系統(tǒng)受到⑵中故障的擾動(dòng)后，保護(hù)、開關(guān)及重合閘正確動(dòng)作，保持電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行和向負(fù)荷正常供電，同時(shí)保證風(fēng)電機(jī)組掛網(wǎng)安全運(yùn)行。具體為：①電網(wǎng)在暫態(tài)過程中各母線電壓低于0.75pu的時(shí)間不超過1s；②風(fēng)電場(chǎng)母線電壓低于0.75pu的時(shí)間不超過1s，異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組滑差在暫態(tài)過程中不低于機(jī)組安全運(yùn)行的最低值，并逐漸恢復(fù)至正常運(yùn)行范圍；③系