第七讲 并网风电场的最大接入容量的确定

风电场与电网的连接方式
接入电网的电压等级； 联络线长度和阻抗参数 联网方案：交流、直流、接入母统、接
入馈线 线路的x/r的大小不同将会影响风电场
和局部电网节点电压的分布，对风电场 的接入容量也有一定的影响。
系统中常规机组的调节能力的大小
旋转备用容量的大小 机组的电压调节能力（包括SVC等） 机组的频率调节能力（包括SMES等） 充裕的旋转备用容量，防止失去风电容量后造成系统频率的下
变速恒频的风电机组的成本较高，但是风能利用率高而且具有电压调节能力， 与电网之间的相互影响较小。 变速风机的桨距角调节装置通过采用适当的控制策略，可以有效地提高风电 机组的效率，在一定程度上降低风速的波动对网络的影响。 双馈感应发电机的转子通过换流器与电网相连，可以调节风电机组的功率因 数，改善风电系统的运行特性，在提高风电最大接入容量方面有很大潜力
风电场额定容量 Pwind
风电场与电力系统连接 点的短路容量
100%
Ssc
注：电力系统中的短路比和风电中用的短路容量比是倒数关 系。
两个指标的讨论
风电穿透功率极限：是从全网的角度出发，表征一个给定规 模的电网最大可以承受的风电容量的大小，主要旨在考虑风 电场对系统频率的影响（功率大小对电网电压也有影响）
— 风电接入的电压问题是制约风电接入容量的主要因素。针对我国电力系统的具 体情况，详细分析这一指标具有重要的现实意义。
影响风电接入容量的主要因素
风电场接入点PCC的负载能力的强弱 风电场与电网的连接方式 系统中常规机组的调节能力的大小 风电机组的类型和无功补偿状况 地区负荷特性 — 要确定风电场的合理的建设规模和最大接入容量，
电力系统有一定的备用容量，能对风电引起的频率波动进行 跟踪调节。
对于小电网，风电容量所占比重较大时，应考虑风电对系统 频率的影响
目前及今后二十年间，在我国大部分地区电网，风电的接入 对系统频率波动和频率稳定性的影响很小，不会对系统运行 造成威胁。
——确定风电穿透功率极限并不是目前亟待解决的问题
时域仿真法
该方法的思路是假定一个风力发电场的输出功率水平，然后选取几个典 型的系统运行方式，通过数字仿真的方法检验系统在该水平的风电冲击 下是否会失去安全性和稳定性，进而确定允许的风电场接入容量，并通 过改变系统参数和运行方式来分析影响风电最大接入容量的因素。
降；增强系统中其它机组的频率和电压调节的响应能力可以改 善风电功率变化造成的系统频率和电压的波动。
风电机组的类型和无功补偿状况
恒速恒频风电机组，即恒速风机—异步发电机组，结构简单、造价低、过载 能力强。但异步发电机本身没有励磁环节，需要从网络吸收无功功率以建立 磁场，因此，风电机组的无功补偿状况对风电场的输出特性有很大影响，进 而影响风电的最大接入容量。安装动态无功补偿装置（如SVC、SMES等）， 可以提高风电系统的电能质量和稳定性，也能够有效提高风电最大接入容量
应该给出一套切实可行的分析方法。
风电场接入点PCC的负载能力的强弱
可用PCC的短路容量来表征，它决定了该网络承受风电扰动的 能力。短路容量越小，点电压对功率变化的敏感度越大，承受 风电功率扰动的能力也越差
这是网络的特性，是风电对网络的要求 风电接入电网的电压等级高，PCC点短路容量大；
改变网络结构（单回、双回线等），也改变PCC点短路容量
并网风电场最大接入容量问题（续1）
必要性
从环境保护和可再生能源利用的角度考虑，要尽量扩大风力发电的规模 风力发电的波动性和间歇性对电网的电能质量以及安全稳定运行构成一定
的威胁 从电网的角度看: 并网运行的风电场相当于一个具有随机性的扰动源，难以
预报和调度，对电网的可靠运行造成一定影响 从风电场接入的局部地区看: 风电功率的注入改变了局部电网的潮流分布，
地区负荷特性
风电场附近地区负荷的电压调节特性。 电动机低电压下吸收 无功急剧增加。
负荷的频率调节特性 风机、水泵 负荷对电压和频率质量的要求
负荷对电能质量的要求过高将会限制系统所能承受的最大风电 功率。
源自文库
确定风电接入容量的主要分析方法
时域仿真法 稳态潮流仿真法 静态安全约束和优化的方法 频率约束法
第七讲 并网风电场的最大接入容量的确定
—衡量风力发电场接入电力系统对电力系统影 响的两个指标—风电场穿透功率（wind power penetration）和风电场与接入点短路 容量比的讨论
—确定风电场建设规模（风电场的注入功率） 的依据；
并网风电场最大接入容量问题
必要性 衡量风电场装机规模的两个指标 影响风电接入容量的主要因素 主要分析方法 实例分析
两个指标的讨论（续）
风电场短路容量比：是从风电场所在的局部电网出发，重点考察风电功率的注
入对局部电网的电压质量和电压稳定性的影响。 系统中不同点短路容量不同，风电场短路容量是指PCC点的值，一般是指风电场
（不是风机）变电站的高压侧出口。 短路容量表示网络结构的强弱，短路容量大说明该节点与系统电源点的电气距离
对局部电网的电压质量和稳定性有很大影响 风电场往往在电网结构薄弱的地方，它制约了风电场接入系统的方式和规
模。
衡量可接入电网的风电场规模的两个指标
国内外研究较多的两个指标 （1）风电穿透功率极限
风电穿透功率极限＝
系统能够承受的最大 风电场装机容量 100%
系统最大负荷
（2）风电场短路容量比
风电场短路容量比K＝
小（X小），联接紧密。风电场接入点的短路容量反映了该节点的电压对风电注 入功率变化的敏感程度。风电场短路容量比小表明系统承受风电扰动的能力强。 用短路容量比这一指标表示风电场接入规模的大小，是从风电场所在的局部电网 出发，重点考察风电功率的注入对局部电网的电压质量和电压稳定性的影响。
我国适合建设风电场的地区一般电网结构相对薄弱。在许多情况下不可能满足风电场短路容量比为 3.3%～5%的要求，根据几个电力系统的初步计算，即使风电短路容量比以10%来计算，在电网末 端的边缘地区建设30～50MW及以上的风电场也可能存在困难。