[发明专利]一种考虑尾流效应的风电场并网稳定性分析方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统安全稳定运行的技术领域，具体讲涉及一种大规模风电场并网的小扰动稳定性分析方法。

背景技术

能源短缺和环境污染是世界性问题，利用可再生清洁能源发电是解决这个问题的一个有效途径。其中，风电研究较为成熟，并已逐渐成为重要的发电方式。近年来，世界各国都在努力发展风力发电，2012年底全球总装机容量已经达到282吉瓦。相比于传统能源，风电具有间歇、波动特性，大规模风电场并网将会给电力系统的稳定性和安全性带来新的影响和挑战。中国风资源储量丰富，陆地风力资源估计可发电23.8亿千瓦；5～20米水深线以内近海区域、海平面以上50米高度海上风电场可装机容量约2亿千瓦。其中，2012年新增风电机组7872台，新增装机容量12960兆瓦，累计安装风电机组53764台，累计装机容量75324.2兆瓦，同比增长了20.8%。我国风电装机容量如此巨大，并网后对现有电网的稳定运行会产生什么样的影响是左右中国未来风电发展所面临的最大问题和难点之一，同时也给电力系统的工程和研究人员提出了新的问题和挑战。由此可见，研究、探讨大规模风电并网后对电力系统稳定，特别是对电力系统小扰动稳定的影响对促进中国风电的发展以及建设坚强智能电网具有重要的理论意义和应用价值。

目前，国内外在风电场并网后对电力系统小扰动稳定的影响的研究主要集中于双馈风力发电机型（Double-fed Induction Generator,DFIG）风电场的动态建模和其并网后对系统的小扰动稳定性的影响，对于直驱永磁型风力发电机（Permanent Magnetic Synchronous Generator,PMSG）的研究相对较少。而且，在为数不多的关于PMSG型风机并网对电力系统小扰动稳定性影响的研究当中，对风电场的建模都是把PMSG型风电场等值为一台风机，或者采用恒风速模型，并没有考虑到风机间的相互影响。实际上，迎风向前排风电机组的风速高于迎风向后排风电机组的风速，排与排相距越近，迎风向前排风电机组对后排风电机组风速的影响越大，这种现象被称作尾流效应。考虑尾流效应后的风电场建模会使得对PMSG型风电场并网的小扰动稳定性分析更为准确和符合实际情况。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种大规模风电场并网的小扰动稳定性分析方法。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：

一种考虑尾流效应的风电场并网稳定性分析方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

A.建立风电场等值模型；

B.构建该风电场的原始导纳矩阵并对其进行变换；

C.生成测试电网系统的状态矩阵；

D.进行稳定性分析。

优选地，所述步骤A包括如下步骤：

A-1.风轮机建模；

A-2.PMSG建模；

A-3.换流器及其控制系统建模；

A-4.风电场建模。

优选地，所述步骤B中，所述原始导纳矩阵为不考虑尾流效应时的风电场导纳矩阵；所述变换包括：调整各母线对应于导纳矩阵中的顺序和扩充导纳矩阵阶数。

优选地，所述步骤C包括：对表示所述电网系统的微分方程组和代数方程组在稳态值线性化，消掉代数量，保留状态量，以形成所述状态矩阵，并求解该状态矩阵的特征值和特征向量；所述微分方程组和代数方程组分别如下式表示：

dxdt=f(x,y)0=g(x,y)---(1)]]>

式中：x是状态量，y是代数量；所述线性化之后得如下表达式：