随着世界能源需求的日益增长和可再生能源的开发与利用,风能作为可再生清洁新能源越来越受到人们的重视。风力发电由于技术发展成熟并且发电成本相对较低而成为常规能源最主要的一种替代形式。由于风能具有随机性和间歇性,大规模风力发电并网后会对电力系统的安全稳定运行带来很大的影响,尤其是对电力系统可靠性产生影响。本文分析了风力发电系统的特点,深入研究了风电场无功功率补偿容量对电力系统潮流分布的影响。根据风能的随机性和电力系统运行状态的不确定性,建立了含风电场的电力系统可靠性分析模型,分别采用序贯蒙特卡罗模拟法和基于电力系统稳态分析的方法建立风电场可靠性分析模型,对电力系统可靠性影响进行综合评估。本文的主要内容和研究成果如下:(1)介绍了风电并网的基础知识,包括风力发电机组的基本组成部件和能量转换过程,风电并网的基本条件和并网方式。重点介绍了风力发电并网对电力系统造成电压波动和闪变、谐波污染和电压稳定性的影响,并给出相应改善措施。(2)采用序贯蒙特卡罗模拟法计算含风电场的电力系统可靠性。建立了拟合风电场风速分布的Weibull概率分布模型,根据风速和风力发电机组输出功率之间的关系计算风电机组的输出。考虑到风力发电机组输出的随机特性和强迫停运率等不确定因素,建立了风电场可靠性模型,结合常规发电机组随机停运模型和负荷模型,在EPRI-36节点系统中接入风电场,应用序贯蒙特卡罗方法对该系统进行可靠性评估,分别计算了风电机组台数变化对电力系统可靠性的影响和风电场对电力系统可靠性的影响系数。结果表明虽然风速的波动性和不确定性使得风电场的供电可靠性比较低,但是对整个电网的可靠性来说还是有一定贡献的。从电力系统可靠性和经济性评估的角度考虑,适当投入一定台数的风力发电机组能有效提高电力系统的可靠性水平。(3)针对风电场在向系统中输送有功功率的同时还需要从电网吸收无功功率产生励磁的特点,本文建立了风力发电机组在稳态分析中的计算模型和无功功率补偿模型,计算了风电场在不同节点接入电网后,改变无功功率补偿容量对电网各节点电压的影响。结果表明,随着风电场无功补偿容量的增加,整个电力系统的电压水平都有所提高,但是风电场附近各节点电压有明显提高,距离风电场较远的节点电压增长缓慢。(4)考虑到基于序贯蒙特卡罗仿真的含风电场的电力系统可靠性计算未计及实际运行中可能会出现的传输功率过载和节点电压越限等问题,使得该方法在实际应用中具有一定的局限性。本文基于含风电场的电力系统进行稳态分析,计算风电场不同节点接入系统和无功补偿容量不同时对电力系统可靠性的影响。结果表明,电力系统的可靠性随风电场无功补偿容量的增加而提高,风电场接入点的位置对电力系统可靠性影响很大。所以在风电场规划工作中要合理选址。