一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法技术

本发明专利技术公开了一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，它包括以下步骤：步骤1，计算并网点的等效短路阻抗和短路容量；步骤2、计算并网点的等效阻抗角；步骤3、确定并网点的功率因素角和电压波动；步骤4、计算并网点的接入风电装机容量。本发明专利技术能够根据不同的并网点，计算该点允许接入的风电装机容量，解决了以前单点接入风电时，无法确定最大接入风电装机容量的问题，从而能够较明确和直观的指导单点接入风电装机大小，保证了在风电接入的情况下电网安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法
本专利技术涉及电力系统风电并网
，具体地说是一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法。
技术介绍
电力系统的电能质量指标主要包括电压偏差、电压波动和电压闪变等问题。随着风电大规模的并入，并网运行的风电场可能会引起电网电压波动，进而可能引起可察觉的闪变现象。其主要原因在于风速的随机变化特性，以及风电机组本身的一些固有特性的影响，如风剪切、塔影效应、叶片重力偏差以及偏航误差等，严重时可能造成电压失稳、进而频率崩溃甚至系统解列。基于以上原因，对电力系统中的某一并网节点而言，所允许接入的风电场的最大装机容量是进行风电场并网设计比较关心的一个问题。但目前，对某一并网点能够允许接入的风电规模尚无统一结论。定义短路容量比为并网点风电容量与并网点短路容量的比值，欧洲国家给出的经验短路容量比为3.3％～5％，日本学者认为短路容量比在10％左右也是允许的，不同国家对于单点接入风电装机的理解偏差较大，对单点接入风电装机多少才不影响电网安全稳定运行尚无统一结论。因此，为了保证电网的安全稳定运行，需要设计一种单点接入风电装机容量的估算方案。
技术实现思路
针对现有电力系统中的某一并网节点无法确定所允许接入的风电场最大装机容量的不足，本专利技术提出了一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，其能够保证电网的安全稳定运行。本专利技术解决其技术问题采取的技术方案是：一方面，本专利技术实施例提供的一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，它包括以下步骤：步骤1，计算并网点的等效短路阻抗和短路容量；步骤2、计算并网点的等效阻抗角；步骤3、确定并网点的功率因素角和电压波动；步骤4、计算并网点的接入风电装机容量。作为本实施例一种可能的实现方式，所述步骤1的具体过程为：利用电力系统仿真软件，按照电网内变电站的实际参数搭建风电场并网点周边的网架模型，并对搭建好的风电场并网点周边电网进行短路计算，获取并网点的母线短路容量Sk和等效短路阻抗Z，所述等效短路阻抗Z为：Z＝R+jX其中，R为电阻、X为电抗。作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤2中，根据并网点的等效短路阻抗Z计算等效阻抗角θ，所述等效阻抗角θ的计算公式为：θ＝arctan(R/X)其中，R为电阻、X为电抗。作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤3中，根据电网运行规范要求的功率因素和电压偏差确定并网点的功率因素角和允许的电压波动并根据电压波动计算短路比。作为本实施例一种可能的实现方式，所述电压波动的计算公式为：其中，为电压波动；ks为短路比，即并网点的接入风电装机容量P与并网点短路容量Sk之比；θ为并网点等效短路阻抗的阻抗角；为并网点的功率因素角。作为本实施例一种可能的实现方式，在步骤4中，利用短路比ks和短路容量Sk计算并网点的接入风电装机容量P，即P＝ks×Sk。作为本实施例一种可能的实现方式，当并网点的功率因素角为0时，能够求得在同一允许电压波动值的情况下并网点允许接入的最大风电装机容量。另一方面，本专利技术实施例提供的另一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，它对并网点进行短路计算，并基于短路计算结果计算该并网点允许接入的风电装机容量。作为本实施例一种可能的实现方式，所述对并网点进行短路计算的过程包括以下步骤：计算并网点的等效短路阻抗和短路容量：利用电力系统仿真软件，按照电网内变电站的实际参数搭建风电场并网点周边的网架模型，并对搭建好的风电场并网点周边电网进行短路计算，获取并网点的母线短路容量Sk和等效短路阻抗Z，所述等效短路阻抗Z的计算公式为：Z＝R+jX，其中，R为电阻、X为电抗；计算并网点的等效阻抗角：根据并网点的等效短路阻抗Z计算等效阻抗角θ，所述等效阻抗角θ的计算公式为：θ＝arctan(R/X)，其中，R为电阻、X为电抗；确定并网点的功率因素角和电压波动：根据电网运行规范要求的功率因素和电压偏差确定并网点的功率因素角和允许的电压波动并根据电压波动计算短路比；所述电压波动的计算公式为：其中，为电压波动；ks为短路比，即并网点的接入风电装机容量P与并网点短路容量Sk之比；θ为并网点等效短路阻抗的阻抗角；为并网点的功率因素角。作为本实施例一种可能的实现方式，所述基于短路计算结果计算该并网点允许接入的风电装机容量的过程为：利用短路比ks和短路容量Sk计算并网点的接入风电装机容量P，即P＝ks×Sk。本专利技术实施例的技术方案可以具有的有益效果如下：本专利技术实施例技术方案首先通过计算并网点的等效短路阻抗和短路容量以及并网点的等效阻抗角；然后确定并网点的功率因素角和电压波动并计算短路比；最后根据对并网点进行短路计算结果计算并网点的接入风电装机容量。本专利技术实施例技术方案能够根据不同的并网点，计算该点允许接入的风电装机容量，解决了以前单点接入风电时，无法确定最大接入风电装机容量的问题，从而能够较明确和直观的指导单点接入风电装机大小，保证了在风电接入的情况下电网安全稳定运行。附图说明图1是根据一示例性实施例示出的一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法的流程图；图2是根据一示例性实施例示出的某一风电场并网点周边的网架模型的示意图。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利技术进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本专利技术的不同结构。为了简化本专利技术的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本专利技术省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本专利技术。实施例1图1是根据一示例性实施例示出的一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法的流程图。如图1所示，本专利技术实施例提供的一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，它包括以下步骤：步骤1，计算并网点的等效短路阻抗和短路容量。利用BPA电力系统仿真软件，按照电网内变电站的母线、变压器、输电线路、电厂母线、变压器、机组等实际参数搭建风电场并网点周边的网架模型(网架模型包含风电场接入电压等级及其上级电压等级的网架或者等效网架)，如图2所示，对风电场A的并网点站3及其周边站1和站2进行搭建网架模型，并对搭建好的风电场并网点周边电网利用BPA中短路计算功能进行短路计算，获取并网点的母线短路容量Sk和等效短路阻抗Z＝R+jX，其中，R为电阻、X为电抗。步骤2、计算并网点的等效阻抗角。根据并网点的等效短路阻抗Z计算等效阻抗角θ，即，θ＝arctan(R/X)。步骤3、确定并网点的功率因素角和电压波动。根据电网运行规范要求的功率因素和电压偏差范围，并结合电网实际运行情况，确定并网点的功率因素角和允许的电压波动并根据电压波动计算短路比，其中，为电压波动；ks为短路比，即并网点的接入风电装机容量P与并网点短路容量Sk之比；θ为并网点等效短路阻抗的阻抗角；为并网点的功率因素角。例如，如果电网运行要求功率因素不小于0.95，电压偏差不大于10％，可以确定功率因素角为18.2°，电压波动0.1。步骤4、计算并网点的接入风电装机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1，计算并网点的等效短路阻抗和短路容量；步骤2、计算并网点的等效阻抗角；步骤3、确定并网点的功率因素角和电压波动；步骤4、计算并网点的接入风电装机容量。

【技术特征摘要】
1.一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1，计算并网点的等效短路阻抗和短路容量；步骤2、计算并网点的等效阻抗角；步骤3、确定并网点的功率因素角和电压波动；步骤4、计算并网点的接入风电装机容量。2.如权利要求1所述的一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，其特征是，所述步骤1的具体过程为：利用电力系统仿真软件，按照电网内变电站的实际参数搭建风电场并网点周边的网架模型，并对搭建好的风电场并网点周边电网进行短路计算，获取并网点的母线短路容量Sk和等效短路阻抗Z，所述等效短路阻抗Z为：Z＝R+jX其中，R为电阻、X为电抗。3.如权利要求2所述的一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，其特征是，在步骤2中，根据并网点的等效短路阻抗Z计算等效阻抗角θ，所述等效阻抗角θ的计算公式为：θ＝arctan(R/X)其中，R为电阻、X为电抗。4.如权利要求3所述的一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，其特征是，在步骤3中，根据电网运行规范要求的功率因素和电压偏差确定并网点的功率因素角和允许的电压波动并根据电压波动计算短路比。5.如权利要求4所述的一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，其特征是，所述电压波动的计算公式为：其中，为电压波动；ks为短路比，即并网点的接入风电装机容量P与并网点短路容量Sk之比；θ为并网点等效短路阻抗的阻抗角；为并网点的功率因素角。6.如权利要求5所述的一种基于短路计算的单点接入风电装机容量的估算方法，其特征是，在步骤4中，利用短路比ks和短路容量Sk计算并网点的接入风电装机容量P，即P＝ks×Sk。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：高效海，牛新生，赵龙，王艳，张杰，刘晓明，田鑫，曹相阳，丛恒，朱毅，毕家升，王明明，杨斌，杨思，轩正杰，张丽娜，付一木，孙东磊，魏鑫，
申请(专利权)人：国网山东省电力公司经济技术研究院，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：山东,37