[发明专利]一种大规模风电汇集系统静态电压稳定分析方法

说明书

本发明公开一种大规模风电汇集系统静态电压稳定分析方法，针对不同拓扑结构风电汇集系统汇集点处等效阻抗不同，得到对应于各种汇集拓扑的Q‑V曲线和电压稳定裕度，进而评判不同汇集拓扑静态电压稳定性的优劣。本发明考虑大规模风电汇集系统的拓扑规划设计，从机理上分析出不同拓扑汇集系统具有不同等效阻抗时会得到不同的无功电压特性，提出了利用节点电压稳定裕度M指标进行静态电压稳定评估，具有计算简单、易于实现的优点，可为大规模风电场的实际工程设计提供参考。

技术领域

本发明涉及电气信息技术领域，具体为一种大规模风电汇集系统静态电压稳定分析方法。

背景技术

我国经济发展受能源和环境的制约已日趋严重，而风电是一种取之不尽、用之不竭的清洁可再生能源，因而加快发展风电已成为我国经济可持续发展的必然趋势。中国风电虽起步较晚，但装机容量却增长迅速，随着大规模风电基地越来越多地建成并接入电网，截止2015年底中国风电总装机容量已达到145.1GW，位居世界第一。但由于我国风力资源的分布特点，这些风电场大多分布在电网薄弱，负荷稀少的边远地区，必须采用先就地汇集再集中外送的并网模式。大规模风电基地作为弱送端系统，其电压支撑能力较弱，且无功问题突出，特别是当风机接近满发时，容易导致风电汇集系统电压稳定性降低。

随着风电输送功率的增大，汇集系统在整个并网过程中的作用至关重要。汇集站是一个地区的电压支撑，能协调当地各风电场群无功输出，从而提高整个分区电网的电压水平。近年来国内外学者加深了对大规模风电汇集系统的研究，但现有的成果或是单独研究汇集系统电压稳定性，或只考虑汇集系统在不同拓扑下的经济性与可靠性问题，并未将汇集系统不同拓扑与电压稳定性相结合。然而大规模风电基地中，不同拓扑结构的汇集系统由于传输线上的损耗和充电功率分布不同，将对并网后的潮流分析产生较大影响，导致并网关键点具有不同的无功电压特性。大规模风电汇集系统不同拓扑结构下的电压稳定性问题仍然没有得到解决。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提出一种大规模风电汇集系统静态电压稳定分析方法，以弥补已有方法的不足，针对大容量风电汇集系统静态建模时不考虑其电气接线不具合理性的问题，详细计及风电汇集系统各种不同拓扑结构下的电气接线，根据高电压等级下电压与无功功率的强相关性，利用Q-V曲线法分析各拓扑并网关键点的无功电压特性，并给出电压稳定裕度来评价各风电汇集拓扑在稳定性方面的优劣。技术方案如下：

一种大规模风电汇集系统静态电压稳定分析方法，包括以下步骤：

步骤1：将大规模风电汇集系统等效为单机无穷大系统模型，根据单机无穷大系统模型得到等值风电汇集系统的无功电压特性曲线；

步骤2：根据上述无功电压特性曲线分析风电汇集系统并网点的无功电压特性；

步骤3：分析不同拓扑结构对应的不同等效阻抗X下无功电压的稳定性，而得到风电汇集系统无功电压灵敏度随等效阻抗X变化的曲线；

步骤4：根据步骤3中的曲线计算不同拓扑结构的节点电压稳定裕度M。

进一步的，所述步骤1中得到等值风电汇集系统的无功电压特性曲线的方法包括：

在单机无穷大系统模型中，视作等值风电场通过纯电抗传输线连接到无限大容量母线上，根据功率传输方程得到：