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尾流效应对风电场运行特性的影响分析

【摘要】:图5-13 不考虑风电机组间尾流效应的风电场单机等效模型下面在风速波动和电网故障两种情况下,仿真尾流效应对风电场运行特性的影响[12,13]。风电场采用不考虑尾流效应的单机模型时,风电场向并网点提供的最大短路电流为0.43kA;而采用考虑风电场尾流效应等效模型时,风电场向并网点提供的最大短路电流为0.3kA。

为了便于比较,先忽略风电场内尾流效应的影响,即认为风电场内所有风电机组输入风速相等,考虑风电场内部馈线影响,把风电场等效成单台风电机组,模型如图5-13所示。

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图5-13 不考虑风电机组间尾流效应的风电场单机等效模型

下面在风速波动和电网故障两种情况下,仿真尾流效应对风电场运行特性的影响[12,13]。

1.风速波动

风电场输入风速如图5-9所示,分别采用图5-8a所示的考虑尾流效应的风电场等效模型和图5-13所示的不考虑尾流效应的单机等效模型为例进行仿真,可得风电场有功功率无功功率、出口电压的变化情况,如图5-14所示。

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图5-14 风速波动时风电场有功功率、无功功率和出口电压的变化情况(不考虑尾流效应)

从图5-14看出,风电机组间的尾流效应对风电场输出的有功功率和出口电压影响较大。在风电场并网研究中,若忽略风电机组间的尾流影响,用单机模型表示风电场,则风电场的功率和电压波动范围大于实际情况,依此确定风电场装机容量和无功电压控制装置,结论将偏于保守。

2.电网故障

t=0时刻风电场出口处附近A点发生持续0.2s的三相短路故障,分别采用图5-8a所示的考虑尾流效应的风电场等效模型和图5-13所示的不考虑尾流效应的单机等效模型为例进行仿真,风电场有功功率、无功功率、短路电流以及风电场电压的变化情况如图5-15所示。

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图5-15 电网故障时风电场有功功率、无功功率、短路电流以及风电场电压的变化情况

从图5-15的仿真结果看出,风电机组间的尾流影响对风电场向并网点提供的短路电流影响较大。风电场采用不考虑尾流效应的单机模型时,风电场向并网点提供的最大短路电流为0.43kA;而采用考虑风电场尾流效应等效模型时,风电场向并网点提供的最大短路电流为0.3kA。在风电场并网研究中,若采用不考虑风电场尾流效应的单机模型,并认为所有风电机组都处在额定运行状态,则风电场短路电流的计算结果大于实际情况,影响设备选择和保护配置的合理性。