摘要：随着我国经济的飞速发展，人们物质生活水平的提高，世界开始号召各个国家追求绿色环保的生活，在能源的选择方面也有了新的要求。目前风力发电已经成为世界上最为清洁的能源，同时也是发展快速的新能源发展模式，我国大量的大规模风电基地正在逐步的建设当中，随着风电渗透率的不断提升，电力系统的惯量也在不断的减少。因此伴随着电力系统调频能力的逐步减小，则大规模的风电接入导致电力系统的频率响应逐渐恶化，将会直接威胁到整个系统的安全运行。因此，本文研究大规模风电并网对于电力系统频率响应的影响以及风电接入的电力系统频率响应快速评估的重要模型有着一定的现实意义，对于一些含高渗透率风电的电力系统规划和顺利的运行具有一定的促进作用。
关键词：大规模；风电；并网；建模；电力系统；频率响应；评估方法；
1.引言
随着我国经济的快速发展，各个行业都开始投入到大规模的建设当中去了，但是在世界的范围内对于能源的需求量很大，常规化的石油能源即将面临着枯竭，并且国家也渐渐的开始注重绿色环保生活的构建，然而风能作为一种绿色环保的可再生能源，必定会受到国家越来越多的重视，并且迅速发展，目前阶段风力发电已经成为我国中国能源发展战略当中的重要组成部分，通过相关的调查数据显示，采取风力发电的方式获取的电能占全国发电量的3.7%左右。尽管我国的电量仍然有剩余，但是随着中国风电产业的不断发展，大规模的风电并网问题也渐渐的显现出来，这样以来大规模随机波动的风电接入功率将导致整个系统中的功率系统无法达到平衡，从而会产生频率上的偏差，根据相关的规范中提到，大型电力系统的频率偏差必须允许的范围内的0.4%左右，这样以来对于一些较小容量的电力系统频率偏差可以适当的调整到1%左右。近年来，我国针对风电并网系统对于系统频率的重要影响，许多的国家再进行相应的研究时，都采取建立数学模型的形式，利用相应的算法对时域进行一定的仿真，分析在风速发生一定的变化时，系统的频率响应，然而这个仿真结构主要分析了不同风电功率渗透率下的频率波动，这将会直接影响到系统频率的变化特点。
2.含风电的电力系统频域建模
在建模之前首先要对整个内容做一个基本的假设，因为电力系统的本身就是一个典型的强非线性的系统，但是如果在正常的运行状况下，电力系统常常都是保持在额定状态下的，因此在这里就可以认为电力系统是一种线性的系统。其次我们还要忽略系统无功率、电压环节对于整个频率的影响特点，也就是说保持整个系统的无功功率充足，电压的变化量不是很大，因此这样就可以不考虑磁场所带来的影响，这样在一定程度上减少了数据的计算量。接着是需要进一步的简化计算的过程，我们可以利用直流潮流的模型来描述网络中的方程的，但是在描述网络的过程中，线路电抗的设计当中要比较大，这样以来就可以忽略电路当中的电阻，并且认为线路两端的电压相角差别相对较小，这样以来交流的网络模型就可以简化为直流潮流的网络模型。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆最后我们需要忽视风机的各种控制环节，将风机的模型用实际的风电功率的顺序来代替，目前阶段越来越多的风电场都是采用变速恒平的机组，然而变速恒频机组的转子机械效率与电网频率相互耦合，与此同时变速恒频机组一般都是采用有功功率和无功功率相互耦合的方式进行控制连接的，因此这里就需要考虑到输出的有功功率的波动对于整个电网频率的影响。
3.含风电电力系统频域建模的求解
3.1电力网络的求解
在系统频率波动的过程中，对于处于不同位置的频率是各不相同的，具有时空性的分布特点，其中网络对于频率的影响也是各不相同的，不容忽略的。由于模型的建立仅仅是考虑到风电功率波动对于节点频率的重要影响，因此这里更需要考虑到节点的相角和注入有功功率之间的必然联系，可以由相关的函数关系式进行表示：P=Bθ，在这个关系式当中P表示的是各个节点注入功率的向量，B则为网络当中的电纳矩阵，而θ为整个系统中所有节点相角所组成的列向量。通过这个函数关系式，简单的明了的介绍了电力网络当中各个环节之间的关系，但是在计算的过程中由于所给的数据运用到这个函数关系式当中的时候，相对比较麻烦，可以对这个关系式进一步的进行简化，有助于后续数据的计算。
3.2频率偏差的求解
根据上述所建立的模型，对于各个负荷节点的功率波动应当由该节点的负荷波动和接入的风电功率波动组合而成，通常情况下这与发电机当中的负荷几点类似，然后在结合上述所建立的数学模型，就可以得到风电功率在不同点注入时的系统各个节点频率响应的传递函数，然而根据这个传递函数关系式就可以知道，不同节点的函数关系式会随着风电功率接入点位置的不同而发生一定的变化。因此电力网络对于频率的分布特点具有重要的影响，更加不能忽视，但是基于频域变化的方法进行分析，在风电功率波动激励下系统的频率会出现一定的偏差，根据函数的相关定义以及整个系统所提供的有效数据，可以直接计算得到在风电功率激励下，可以计算出系统频率偏差的复频域的主要形式，因为对于系统中不同的接入点，由于观测点的不同，对于数据的截取也是大不相同的，这样以来就可以得到频率偏差的频域形式，如果对其进行傅里叶变换就可以得到时域形式下的频率波动下的传递函数关系式。
4.结束语
综上所述，本文主要描述的是大规模风电并网电力系统频率响应的评估方法，针对这一问题进行建模并且进行一定的求解，在这其中所提出的方法只是考虑到了发电机以及调速器相关的特性、系统网络结构对于体统各个节点频率相应的主要影响，这能够准确的计算出系统在风电功率波动激励下的频率响应，对于系统中的频率最大偏差的环节进行快速的评估，为整个系统提供合理有效的数据信息。
参考文献
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个人简介：朱晓峰，1979年11月，男，汉，江苏省苏州市，硕士研究生，工程师，研究方向：变电站运维技术
论文作者:朱晓峰
论文发表刊物:《中国电业》2019年16期
论文发表时间:2019/11/29
标签：频率论文; 风电论文; 电力系统论文; 功率论文; 系统论文; 关系式论文; 节点论文; 《中国电业》2019年16期论文;