【正文】 通過對風(fēng)電場穿透功率極限的分析研究的方法優(yōu)化，來進一步研究解決以下問題：、電源規(guī)劃情況，研究風(fēng)電穿透功率對電網(wǎng)調(diào)度（發(fā)電）計劃、經(jīng)濟運行、系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力及控制手段的影響；．對電網(wǎng)風(fēng)電容量可信度進行正確評價，在對風(fēng)電容信度正確評價的基礎(chǔ)上深入研究風(fēng)電穿透功率極限值；?？紤]風(fēng)電場在短時間(4秒鐘)內(nèi)，輸出功率由額定值降至零。fm，f0定義同上。應(yīng)用該方法可以快速準確地求取風(fēng)電場穿透功率極限。如果不穩(wěn)定，則還需要通過動態(tài)仿真方法求得最大風(fēng)電場容量，從而求得風(fēng)電場穿透功率極限。而風(fēng)速分布不同的話，需要考慮的約束條件也會隨之改變。上述方法在對風(fēng)電場容量值不斷修正的過程中，正值的選取是風(fēng)電場穿透功率極限計算的關(guān)鍵。目前，風(fēng)力發(fā)電場采用的風(fēng)力發(fā)電機組多是異步發(fā)電機，當(dāng)風(fēng)電場并網(wǎng)運行后，風(fēng)電場在向系統(tǒng)注入有功功率的同時，還要從系統(tǒng)中吸收一定的無功功率。在風(fēng)力發(fā)電場并網(wǎng)運行后，由于風(fēng)電功率的注入，系統(tǒng)中常規(guī)發(fā)電機組的出力將會產(chǎn)生變化，由于風(fēng)電功率是一種不斷變化的量，系統(tǒng)中的常規(guī)發(fā)電機組必須隨著風(fēng)電功率的變化而不斷地進行調(diào)節(jié)和補償，使系統(tǒng)維持在一定的平衡狀態(tài)。整流逆變在技術(shù)上是比較好的并網(wǎng)方式，它可以對無功功率進行控制，有利于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，缺點是造價高。在發(fā)電機或設(shè)備故障時，通過空氣動力控制裝置可以控制風(fēng)機轉(zhuǎn)速。變槳距調(diào)速采用槳距控制除可控制轉(zhuǎn)速外，還可減小轉(zhuǎn)子和驅(qū)動鏈中各部件的壓力，并允許風(fēng)力發(fā)電機在很大的風(fēng)速下運行，因而應(yīng)用相當(dāng)廣泛。⑤開關(guān)時間短，導(dǎo)通時間不到1毫秒，關(guān)斷時間小于6毫秒，使得管子功耗小。但這種結(jié)構(gòu)也還存在一些問題，如控制電路復(fù)雜一些，不同的控制方法效果有一定差異。在繞線轉(zhuǎn)子輸入由電力電子裝置控制的發(fā)電機轉(zhuǎn)子電流，可以加大異步發(fā)電機轉(zhuǎn)差率（可到10%），使得發(fā)電機在較大的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)向電網(wǎng)送電。通常很少應(yīng)用在兆瓦級以上的大型風(fēng)力機上。風(fēng)力機發(fā)電機一般選用三相異步發(fā)電機作為最終和能量轉(zhuǎn)換設(shè)備。風(fēng)功率密度不但與風(fēng)速大小有關(guān)，而且和空氣密度有關(guān)。當(dāng)系統(tǒng)十分復(fù)雜時，仿真次數(shù)的增多會使計算量變得很大。解決的辦法包括，減少風(fēng)電場的容量，架設(shè)新的傳輸線，添加靜態(tài)無功控制器和自適應(yīng)無功控制器。文獻[13]中采用已建立的風(fēng)電系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，結(jié)合一實際風(fēng)電場接入運行情況，研究了風(fēng)電機組引起的電網(wǎng)電壓波動現(xiàn)象。在九五期間，我國研制出采用微機控制的SJ50A型大型風(fēng)力發(fā)電機組微機控制裝置，可對大型風(fēng)力發(fā)電機組實現(xiàn)自動監(jiān)測。為滿足可持續(xù)新能源，尤其是對風(fēng)電發(fā)展越來越高的要求，我國明確“十五”期間風(fēng)力發(fā)電發(fā)展目標。1999年日本在北海道氈前町投資45億日元，安裝20臺1MW風(fēng)力發(fā)電機組，建成了日本最大的風(fēng)力發(fā)電場，預(yù)計未來幾年的投資將達到1000億日元。另外，風(fēng)電機組的運行受制于系統(tǒng)的運行條件，當(dāng)系統(tǒng)運行條件比較惡劣，如電壓水平比較低時，風(fēng)電機組就很容易在系統(tǒng)擾動或風(fēng)速波動下停機，從而使系統(tǒng)造成有功缺額，不僅給風(fēng)電場帶來經(jīng)濟損失，也可能使系統(tǒng)失去穩(wěn)定。即系統(tǒng)的穿透功率極限計算，是當(dāng)前十分緊迫的研究課題。風(fēng)資源最大的特點就是風(fēng)速的大小和方向的隨機性，風(fēng)的這種特性決定了風(fēng)力發(fā)電廠輸出功率的隨機性。風(fēng)能的隨機性特點使并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電機組對電網(wǎng)的電能質(zhì)量及安全穩(wěn)定構(gòu)成威脅。1995年11月，國家科委、國家計委和國家經(jīng)貿(mào)委共同制定了《新能源和可再生能源發(fā)展綱要(19962010)》，把“大型風(fēng)力發(fā)電機制造”和“風(fēng)電場及其與電力系統(tǒng)相關(guān)的技術(shù)研究”定為《新能源和可再生能源發(fā)展優(yōu)先項目》。以風(fēng)力發(fā)電為例，商品化并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電機組，容量更大的風(fēng)力發(fā)電機組也在試驗研究之中。在這些地區(qū)冬春季風(fēng)大，降雨量少，夏季風(fēng)小，降雨量大，這與水電有較好的互補性，可以考慮建設(shè)風(fēng)水互補的混合系統(tǒng)。電網(wǎng)公司擔(dān)心它們的電網(wǎng)電壓會越限，所以要求Donegal郡的風(fēng)電場容量不可超過4*600KW，或是風(fēng)電場主必須采用智能型風(fēng)電場控制系統(tǒng)來確保風(fēng)電場端的電網(wǎng)電壓不會超過指定的最大值?，F(xiàn)在己有一些設(shè)計和分析工具。今天，改進的變換器產(chǎn)生的諧波分量非常小，低于IEEE推薦的電能質(zhì)量監(jiān)測標準。以往的研究表明，影響風(fēng)電場穿透功率極限的因素很多，這些因素包括系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性、經(jīng)濟性和可靠性的約束，此外還有系統(tǒng)的運行方式、系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)備用、風(fēng)能資源及風(fēng)電場分布、常規(guī)機組出力限制等。2風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)介紹在就風(fēng)電場并網(wǎng)對系統(tǒng)產(chǎn)生的影響進行分析時，需要了解風(fēng)資源特性和風(fēng)電機組的輸出功率特性。在近地層中，空氣密度的量級為100，而風(fēng)速立方(v3)的量級為102~103。水平軸風(fēng)機對于不同類型的風(fēng)力發(fā)電機，控制單元會有所不同，但主要是因為發(fā)電機的結(jié)構(gòu)或類型不同而使得控制方法不同，加上定槳距和變槳距，形成多種結(jié)構(gòu)和控制方案。變速恒頻的優(yōu)點是大范圍內(nèi)調(diào)節(jié)運行轉(zhuǎn)速，來適應(yīng)因風(fēng)速變化而引起的風(fēng)力機功率的變化，可以最大限度的吸收風(fēng)能，因而效率較高。它們分別接受風(fēng)速和轉(zhuǎn)速，有功功率、無功功率指令，并產(chǎn)生一個綜合信號，送給勵磁控制裝置，改變勵磁電流的幅值、頻率與相位角，以滿足系統(tǒng)的要求。如ABB公司的“Windformer” 采用的高壓永磁直驅(qū)同步發(fā)電機（群），結(jié)構(gòu)如下：單機容量為3～5MW，輸出額定電壓高達20kV，頻率為5～10Hz，每一臺發(fā)電機機端只配置有整流器，把交流變換為直流，通過直流母線實現(xiàn)與風(fēng)電場其他機組(群)的并聯(lián)運行，既提高了可靠性，又改進了效率。然而，主要的問題是這種長而薄弱的葉片將遭受不同方式的震動而使葉片的壽命縮短。這種風(fēng)速可能值的范圍定義了第二運行區(qū)域的上界非常寬且與機器自身有關(guān)。軟并網(wǎng)裝置。由于空氣密度不同，當(dāng)風(fēng)速逐漸增大時，風(fēng)力發(fā)電機輸出的功率達到額定值的風(fēng)速不再是標準條件下額定風(fēng)速，也就是額定風(fēng)速發(fā)生了變化；實際上關(guān)機風(fēng)速和啟動風(fēng)速也發(fā)生了變化。而在一般的文章計算中普遍采用的定義是最大風(fēng)電功率與系統(tǒng)負荷的比值，：穿透功率極限=(風(fēng)電場最大容量／系統(tǒng)最大負荷)100% ()影響風(fēng)電場穿透功率極限大小的主要因素包括電能質(zhì)量和系統(tǒng)穩(wěn)定性兩個方面。滿足電網(wǎng)安全穩(wěn)定性要求，系統(tǒng)可以接受的最大風(fēng)電裝機容量，從而得到風(fēng)電場的穿透功率極限。求解方法上，對應(yīng)于復(fù)雜的機會約束規(guī)劃問題采用了隨機模擬技術(shù)和遺傳算法的計算程序。在該近似值處將約束函數(shù)作二階泰勒公式展開。系統(tǒng)運行方式不同，求得的風(fēng)電場最大容量也會不同，取其中最小的容量值并根據(jù)定義計算風(fēng)電場穿透功率極限。本文考慮的三種方式為:風(fēng)電場由于故障與電網(wǎng)解列，風(fēng)電場輸出功率短時間內(nèi)從零升至額定功率，風(fēng)電場輸出功率短時間內(nèi)從額定功率降至零。系統(tǒng)中除風(fēng)電場外其他發(fā)電廠總裝機容量為7050MW，系統(tǒng)最大負荷為6097MW。本節(jié)在應(yīng)用動態(tài)仿真求取風(fēng)電場極限功率的過程中，通過近似線性規(guī)劃優(yōu)化方法對風(fēng)電場容量值的修正進行優(yōu)化。參考文獻[1] 趙旺初.“十五”風(fēng)力發(fā)電目標已確定[J].汽輪機技術(shù)，8(13)：615.[2] , . 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