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不同风机接入电力系统的潮流计算方法比较中文摘要：各类风机由于其结构特点的不同决定了其接入电力系统的潮流计算方法的差异，通过对普通异步风机、永磁直驱同步风机、双馈异步风机接入电力系统的潮流计算方法讨论和比较，可以更加清楚的掌握对各类风机的使用。关键词：普通异步风机永磁直驱同步风机双馈异步风机电力系统潮流计算正文：近年来随着人们对可持续发展战略的认识风力发电在全球获得了迅猛发展，截止2005年，全球风电装机容量已达,59332MW，排名前几位分别为德国18428MW，西班牙10027MW，美国9149MW，中国以1246MW排第8位/。风电场建设包括风资源测量评估、风场选址、发电机选型、风场内部微观选址、风电场升压站建设、接入电网线路建设等一系列问题、其中风电场选址与接入系统设计都是规划阶段的重要问题 其重要性不言而喻、对含风电场电力系统进行潮流计算是规划阶段的基础工作是风电场升压站、接入系统线路方案确定的考虑因素之一，另外在风电系统动态仿真中状态变量的初值也由潮流计算获得，因此对含风电场电力系统进行潮流计算是非常有意义的。风电场的潮流计算主要是对风电并网后根据给定的网络结构和运行条件确定整个网络的电气状态，主要是对风电并网后的电网中各个节点的电压幅值和相角、网络中功率的分布及功率损耗等，并进行越界检查，以了解和评价风电场并网后的运行情况。常用于评估风电机组并网后对电网稳态运行的影响，同时也为分析风电场并网后分析对电网影响等其他理论研究工作的基础，具有重要的意义。国内外对风电潮流的研究有着几十年的历史，风电场的潮流计算主要包括含普通异步电机的风电场潮流计算、含永磁直驱风机的潮流计算和含双馈异步电机的风电场潮流计算。风电场的潮流计算关键是正确建立风电机组的数学模型。电力系统中节点分为ＰＱ节点、ＰＶ节点和平衡节点。一般异步发电机本身没有励磁调节装置，不具有调整节点电压的能力，因此不能像常规的同步发电机一样将它视为电压幅值恒定的ＰＶ节点，它只能依靠无功补偿装置才能保持风电场出口电压恒定。同样风电场中的异步发电机向系统注入有功功率的同时还要从系统吸收一定的无功功率，吸收的无功大小与发电机的机端电压、发出的有功功率以及滑差有着密切相关，因此不能把它处理为恒功率的ＰＱ节点。异步电机计算潮流的方法首先给出了风电场的简化ＰＱ模型、简化ＲＸ模型的潮流计算模型，根据两种模型的缺点，提出了一种新的风电场潮流计算模型即为扩展潮流模型。扩展潮流模型将异步发电机直接纳入电力网络，同时将异步发电机等值电路模型的中间激磁支路的端点作为一个虚拟ＰＱ节点进行计算，建立约束方程；建立异步发电机转子侧和定子侧之间的转矩平衡方程。模型建立详细潮流约束方程，推导雅可比矩阵元素，建立扩展风电潮流算法，最后通过算例分析验证算法的有效性异步风力发电机潮流建模—牛顿拉夫逊法潮流计算，牛顿法是解非线性方程的有效的方法。它把非线性方程的求解变成反复的求解线性方程，逐步接近非线性方程的解的过程，通常称为逐次线性化过程。而且牛顿一拉夫逊法求解潮流计算具有平方项收敛的速度，能够使潮流快速收敛。极坐标的牛顿拉夫逊法求解潮流问题的步骤如下：计算有功功率和无功功率的不平衡量假设系统中有n号节点，第1-m号节点为PQ节点，第m+1~n-1号为PV节点，n号为平衡节点。PQ节点不平衡量为：PV节点的功率不平衡量为：计算雅可比矩阵修正方程如下：当i≠j时： 当i=j时：潮流方程的求解化成下面的方程根据上述步骤进行潮流计算，直至潮流熟练，输出结果。风电机组容量等值计算，等值后的风电机组容量为：简化结构异步电机潮流算法：对于常规的含普通异步电机的风电场潮流计算时，一般只考虑风力发电机和所连接的电网，忽略了风力机部分以及风力机与发电机之间的联系。同时，在进行潮流计算时，只考虑风机发出的功率全部输送到与风机连接电网中，不考虑风机由于浆矩角的变化对输出功率的影响。在进行风电场的潮流计算时，由于风机的机械部分的变化跟不上电气部分的变化速度，一般将风电场节点作为ＰＱ节点进行处理，但ＰＱ节点的无功功率与风机自身的参数以及风场节点电压有关。忽略空间和时间谐波、忽略励磁饱和、忽略铁损，将转子电阻和转子电抗折算到定子侧，图３．１（ａ）给出异步电机稳态Ⅱ等值电路，其中是定子和转子电阻，是定子和转子电抗，是激磁回路电抗，Ｓ为异步发电机的滑差，是对地并联电容。由于激磁电抗远大于定子电抗，且定子电阻较小。因此把励磁支路外移，合并定子和转子支路。采用简化等值电路时，型简化等值电路如图３．１（ｂ）所示。大型风电场中的普通异步发电机以超同步转速情况下发电运行，发电机将风力机提供的机械功率转化为电磁功率输出，同时从电网或无功补偿装置中吸收无功功率来维持励磁电流的大小。图３—１（ｂ）所示简化等值电路中，定子电抗与转子电抗合并式。定义电纳容性