[发明专利]基于无功电压特性的风电500kV汇集变电站无功补偿配置方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种新能源发电技术中的风电机组并网技术领域的方法，具体涉及一种基于无功电压特性的风电500kV汇集变电站无功补偿配置方法。

背景技术

风电是洁净的可再生能源，大力开发可再生能源是合理调整电源结构的需要，是能源发展战略的重要组成部分。可再生能源开发利用是推动环境保护、改善能源结构、保持社会经济可持续发展的重大举措。包括风力发电、生物质能发电、太阳能光伏发电在内的可再生能源发电在近几年内得到了较快的发展。其中，风力发电作为技术最成熟、最具规模化开发和商业化发展的新能源发电方式之一，其发展速度居于各种可再生能源之首。风能资源开发已经步入蓬勃发展的阶段，开发风能资源成为我国调整电力结构的重要措施之一。

目前及未来一段时间内，风电开发模式主要为“建设大基地、接入大电网”，大型风电基地将部分采用直接接入500kV甚至750kV电压等级输电网的接入方案，大规模风电基地的接入使得风电与系统的相互影响越来越密切。风力发电有随机性、波动性、间歇性、难预测与不可控的特点，因此将风力发电接入电网，必然给电网规划运行带来一定的影响。

在大规模风电并网情况下，由于风电的波动性以及风电机组的无功功率特性等因素，系统的电压稳定性已成为风电并网必须面对的重要问题。尤其在远距离输电情况下，线路电压在出力变化时会出现大幅度波动，严重时可导致系统电压失稳。

近年来，多次发生大规模风电脱网事故，因此，迫切需要开展相应的研究解决大规模风电脱网问题。当风电场处于电网末端，电压支撑较弱，系统发生故障后，有可能导致风场电压严重跌落，大量风机因低压脱网；在大量风机脱网后，由于风电场内无功补偿装置控制策略不完善，没能及时进行自动电压调整，且风电汇集站内风电大发时支撑系统电压和无功损耗投入的无功补偿装置仍处于投入状态，大量富余容性无功补偿装置仍在网运行，使得系统电压大幅升高，从而引起大量风机又因过电压脱网。

因此，为了确保整个基地并网后的稳定运行，需要通过对大型风电基地与电力系统不同运行工况下相互影响的大量仿真计算，确定大型风电基地汇集站的无功配置方案和控制策略，以及无功补偿装置的性能要求和成套设备的优化设计方案。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种基于无功电压特性的风电500kV汇集变电站无功补偿配置方法，该方法确定了500kv汇集变电站无功补偿配置方案，为风电接入电网后的500kv汇集变电站无功补偿配置方案提供技术线路，保证风电并网后的稳定运行。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种基于无功电压特性的风电500kV汇集变电站无功补偿配置方法，其改进之处在于：所述方法包括以下步骤：

I、确定风电接入电网的接入容量和接入位置；

II、确定电网所需感性无功补偿容量和容性无功补偿容量；

III、确定无功补偿设备的类型及容量；

IV、确定无功补偿设备协调控制策略；

V、检测风电并网系统的稳定性。

进一步的，所述步骤II中，确定电网所需感性无功补偿容量和容性无功补偿容量包括以下步骤：

S201、将风电基地的风电场视为一个单机电源，风电出力经风电汇集升压变电站升压后通过等值线路接入无穷大系统；

S202、确定风电汇集站升压变压器的高压绕组的等值阻抗、中压绕组的等值阻抗、低压绕组的等值阻抗、等值导纳和风电汇集站出线的等值阻抗；

S203、确定风电汇集站的主变压器的无功损耗ΔQ_T、等值导纳的无功损耗Q_yT、出线的无功损耗ΔQ_l和出线的充电功率Q_l/2；

S204、确定风电汇集站升压变压器需配置的感性无功总量Q_gb＝lq_c；

式中，l为风电汇集升压变电站出线的总长度；q_c为单位线路长度的充电功率；

S205、确定风电汇集站升压变压器需配置的容性无功总量Q_gc＝ΔQ_T+Q_YT+ΔQ_l-Q_l；