大唐新能源黑龙江公司
摘要：为了保障区域电网的稳定性，加强风电接入的力度是当前首要研究的问题。本文主要对如何提高风电渗透率的途径展开了论述，并且分析这一系统阻尼比所产生的影响，进而展开了进一步的分析，希望在今后的工作中可以采用仿真的技术进行更加准确的计算，促进风电渗透率的提升，并且让系统阻尼比进行更加多样化的变化，使其与渗透率的提升成反比。在今后的研究工作中，高渗透率的风电接入必然会对电网信号的稳定性影响加以进一步的降低，从而促进我国这方面研究的深入。
关键词：渗透率；小信号稳定性；阻尼比；旋转备用容量；相关机组
当前，我国十分推崇风力发电，风力发电是我国的重要能源之一，对我国的环境保护工作具有十分重要的影响。在我国一些风力资源比较丰富的地区，风力发电使其主要的电力形式，但是与此同时，我们需要重视对电网稳定性的管理，如果没有对风电接入问题引起一定的重视，那么就会造成电网信号的不稳定性，从我国当前的应用过程中，我国在现场主要应用的是双馈风电机组，其主要的作用是建立小信号，并且有不同的模型，所以本文主要对这方面的影响展开了论述，希望对今后的工作带来一定的帮助。
1、双馈风电机组七阶小信号模型的改进
为了保证电力的稳定性，所以应该对这方面的问题进行详细的分析，对于系统在运行的过程中，会出现线性化的现象，进而根据不同的矩阵特征以及向量分析会产生各种类型的振荡模式，不同的风电机组会有各种特征值以及特征向量。这其中，双馈风电机组的小信号模型会受到状态的改变而广泛的应用在实际工作中。在新的信号模型中，因为这个模型的功率（包括有功以及无功）的测量值会直接进入到比例的环节中，因此需要有效的控制其中可能出现的误差，尽可能的将误差降到最低。
2、系统仿真结果分析
风电场接入A电厂位置，且未改变系统潮流分布。通过减少该厂出力提高风电渗透率，随着渗透率的提高，系统2种典型振荡模式的阻尼比变化过程在图1和图2中用实线表示，其中振荡模式1是本地振荡模式，振荡模式2是区域振荡模式。由图2可以看出，场景1振荡模式1的阻尼比并非单调变化，而是随着风电渗透率的提高先上升后下降。两方面因素导致上述结果：因素1是双馈风电机组的控制系统减弱了风电机组与电网的联系，降低了系统阻尼；因素2是旋转备用容量的增加，增大了系统阻尼。场景1振荡模式1的强相关机组是C电厂13号和14号机组，A电厂机组为弱相关机组。因此，在低渗透率下A电厂机组增加的旋转备用容量可以对场景1振荡模式1起到一定的改善作用，高渗透率下的改善作用不明显。当渗透率达到一定程度时，因素2对该振荡模式带来的改善作用抵消不了因素1带来的恶化作用，因此系统阻尼比的变化过程为先上升后下降。由图2可以看出，场景1振荡模式2的阻尼比随渗透率的提高呈单调上升趋势。该振荡模式与A电厂8号、9号机组及F电厂机组强相关。A电厂机组随渗透率的提高减少出力，旋转备用容量增加，使得场景1振荡模式2阻尼增大。
风电场接入F电厂位置，仍然通过减少A电厂出力提高风电渗透率，系统潮流分布发生改变。系统各振荡模式的阻尼比变化过程在图1和图2中用虚线表示。由图1可以看出，场景2振荡模式1的阻尼比随渗透率的提高呈单调上升趋势。两方面因素导致上述结果：因素1是A电厂随渗透率的提高减少出力，旋转备用容量增加，使得振荡模式1阻尼增大；因素2是联络线中风电占比的变化，联络线中相同的交换功率，风电占比越大，阻尼特性越好。F电厂和C电厂之间交换的功率没有变化，但F电厂处风电出力不断增加，使得联络线交换功率中风电占比不断提高，同样使场景2振荡模式1阻尼增大。上述2个因素增加的系统阻尼，大于因为双馈风电机组接入而减少的系统阻尼，因此场景2振荡模式1呈现图1特性。由图2可以看出，场景2振荡模式2的阻尼特性呈现出先下降后上升的趋势。三方面因素导致上述结果：因素1是双馈风电机组的控制系统减弱了风电机组与系统的联系，减少了系统阻尼；因素2是系统潮流的改变影响了系统阻尼，A电厂处输出功率减小和F电厂处输出功率增大，导致它们之间的功率交换增大，减小了系统阻尼；因素3是旋转备用容量增加，增大了系统阻尼。由于因素2的作用，导致场景1振荡模式1和场景2振荡模式2在低渗透率的情况下随着渗透率的提高，阻尼比出现相反的变化趋势。场景2振荡模式2的强相关机组是A电厂机组和F电厂机组，因此A电厂处增加的旋转备用容量不仅可以在低渗透率阶段增大系统的阻尼，在高渗透率阶段也可以起到一定的改善作用，导致场景1振荡模式1和场景2振荡模式2在高渗透率情况下随着渗透率的提高，阻尼比出现相反的变化趋势。低渗透率情况下，因素1和因素1起主导作用，使系统阻尼减小，高渗透率情况下，因素3起主导作用，系统阻尼增大。
3、结论
高渗透率风电接入区域电网时，接入位置、系统潮流、联络线交换功率中风电的占比、火电机组的强弱相关性、旋转备用容量等因素均可对系统阻尼比产生影响。不同的提高风电渗透率方式下，系统阻尼比的变化过程不同。在减少火电机组出力的方式下，系统阻尼比并非单调变化。在切除部分火电机组的方式下，系统阻尼比随渗透率的提高不断下降。在切除部分火电机组提高风电渗透率的方式下，替换少量和区域振荡模式弱相关的火电机组，对该振荡模式的阻尼比影响不大。随着渗透率的提高，即替换掉一定数量的弱相关火电机组，在累积效应下，会给该振荡模式的阻尼比带来较大影响。实际运行中火电机组减出力运行会造成极大的浪费，因此一般通过切除部分火电机组的方法提高风电渗透率。在这种方式下，高渗透率风电接入使区域振荡的阻尼比和多数本地振荡的阻尼比随渗透率的提高呈单调下降趋势，且低于相同渗透率减出力方式下的阻尼比。因此，电网规划时需要控制接入风电的规模，避免系统阻尼处于较低水平。
4、结语
综上所述，本文重点对这方面的问题展开了论述，希望在今后的风力发电过程中，可以更好的解决实际过程中存在的问题，这样才能更好的保证电网的稳定运行，同时还能获得一定的经济效益。希望本文的论述能够对今后的工作带来一定的帮助。
参考文献：
[1]关宏亮．大规模风电场接入电力系统的小干扰稳定性研究[D]．保定：华北电力大学，2008．
[2]张宝群，张伯明．基于小干扰稳定的双馈感应电机电磁模型降阶分析[J]．电力系统自动化，2010，34（10）：51-55．