大型風力發電場規劃和運行技術研究

    相對于常規發電廠，風電場在運行中具有兩個顯著特點，其一是風力發電機一般采用異步發電機，在運行時需要從系統吸收無功功率來建立磁場，從而使大型風電場并網運行后對局部電網的電壓水平有明顯的影響；其二是由于風速為隨機變化的量，使得風電場的輸出功率具有波動性，從而將影響局部電網的電能質量。為定量計算風電場在以上兩方面的不良影響，本文進行了如下研究工作，并開發了相應的計算程序。 
    2.1 風電場對系統穩態電壓的影響 
    研究風電場對電力系統穩態電壓的影響，需要對含風電場的電力系統進行潮流計算，關鍵是正確處理風電場的節點類型。
    電力系統潮流計算的任務是求解系統在給定網絡結構與參數、各負荷節點功率和發電機節點出力條件下的運行狀態，包括所有節點的電壓和支路的功率。在電力系統潮流計算中，系統節點被劃分為三種類型，即PV節點、PQ節點和Vθ節點。然而對風電場而言，由于其節點電壓取決于系統電壓，機組本身從系統吸收的無功以及機端電容器補償的無功又均和系統電壓相關，因此在潮流求解之前風電場節點的電壓和吸收的無功功率均為未知量。換言之，在潮流計算中風電場節點不能簡單地處理為PV節點或PQ節點。
    通過深入研究，本文提出了在潮流計算中準確考慮風電場影響的方法，所提出的方法能夠計及機端電容器組的投切規律和風電場的尾流影響。此外還開發了相應的計算程序，可用于分析風電場并網運行后對系統穩態電壓的影響。 
    2.2 風電場對系統電能質量的影響 
    電能質量問題直接關系到工業生產和居民生活，許多國家以及國際電工委員會(IEC)都對電能質量問題制定了一些標準，并電能質量問題及其對策進行了全面的研究工作。隨著風力發電場規模的增加，人們非常關心由風電場運行后對電能質量帶來的負面影響。為此我們從電壓波動和閃變角度進行了計算和分析。
    電壓波動為一系列電壓變動或工頻電壓包絡線的周期性變化。電壓波動值為電壓方均根值的兩個極值和之差，常以其與額定電壓的百分數表示；所謂閃變是指人對白熾燈照度波動的主觀視感，它包括電壓波動的全部有害作用。不同的國家和地區，對閃變值具有不同的規定和標準。目前我國是以折合成10Hz的等效閃變值表示。
    根據電壓波動和閃變的定義，我們開發了有關分析程序，可用于計算風電場在不同運行工況下對電能質量的影響。通過對示例系統的仿真計算，發現在某些情況下風電場引起的電壓波動和閃變可能超出國家有關標準。 
    3 風力發電信息管理系統的研究與開發