风电并网运行控制及频率调节研究
风电并网运行控制及频率调节研究【摘要】:在化石能源即将枯竭和环境污染日益严重的今天,风能因为具有可再生、易开发以及具性价比高的优点,因此日益被人们所注重。因为风能有着不确定以及随机
【学位授予单位】:上海交通大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2013
【分类号】:TM614
【目录】:
- 摘要3-5
- ABSTRACT5-12
- 第一章 绪论12-28
- 1.1 研究背景及其意义12-14
- 1.2 风电发展状况14-16
- 1.3 风电发展面临的问题16-17
- 1.4 风力发电系统有功功率平滑控制技术研究现状17-22
- 1.5 变速风电机组参与调频的研究现状22-26
- 1.6 本文的主要研究内容26-28
- 第二章 风力发电机并网情况分析28-48
- 2.1 引言28
- 2.2 风力发电技术28-31
- 2.2.1 恒速恒频风力发电技术28-29
- 2.2.2 变速恒频风力发电技术29-31
- 2.3 风力发电机的运行机理31-34
- 2.4 风力机与传动模型34-38
- 2.4.1 风速模型34-35
- 2.4.2 风力机模型35-37
- 2.4.3 传动机构数学建模37-38
- 2.5.恒速恒频风力发电机数学模型38-39
- 2.6 变速恒频双馈风力发电机数学模型39-42
- 2.7 风力发电机并网分析42-47
- 2.7.1 并网风力发电机的模型42-43
- 2.7.2 风电并入电网情况研究43-47
- 2.8 小结47-48
- 第三章 常规机组和风力发电频率特性比较48-59
- 3.1 不同风电机组的频率响应特性分析48-53
- 3.1.1 普通异步机的频率响应特性48-50
- 3.1.2 DFIG机组的频率响应特性50-53
- 3.3 常规机组和风力发电频率特性比较53-55
- 3.3.1 双馈发电机可能释放的动能远远超过普通同步机53
- 3.3.2 常规机组和风力发电频率响应特性比较53-54
- 3.3.3 讨论54-55
- 3.4 变速风力发电短期有功功率支持能力55-58
- 3.5 小结58-59
- 第四章 基于功率滤波的风力场功率平滑控制59-75
- 4.1 风电功率波动情况介绍59-63
- 4.1.1 风速波动情况介绍59-60
- 4.1.2 风电功率波动特性60-61
- 4.1.3 风能波动的频率范围61-62
- 4.1.4 风电功率波动的时空分布特性62-63
- 4.2 风力发电机扩展桨距控制原理63-66
- 4.3 基于功率滤波的风电场功率平滑控制66-74
- 4.3.1 基于分频风电场功率平滑控制67-71
- 4.3.2.仿真结果及分析71-74
- 4.4 小结74-75
- 第五章 采用超级电容器储能的永磁直驱风电机组输出功率平滑控制策略75-90
- 5.1 直驱风电系统的结构75-76
- 5.2 电机侧变换器的控制策略76-77
- 5.3 储能单元控制策略77-81
- 5.3.1 超级电容模型77-78
- 5.3.2 储能单元结构原理78-79
- 5.3.3 储能单元数学模型79-80
- 5.3.4 储能单元储能容量的配置80-81
- 5.4 网侧逆变单元控制策略81-83
- 5.4.1 电网侧变流器数学模型81-82
- 5.4.2 网侧逆变器控制策略82-83
- 5.5 永磁同步发电机的数学模型83
- 5.6 输出功率平滑控制策略83-85
- 5.7 输出功率平滑的仿真研究85-89
- 5.7.1 仿真模型85-86
- 5.7.2 输出功率稳定仿真86-89
- 5.8 小结89-90
- 第六章 双馈风力发电机参与系统频率调节研究90-101
- 6.1 频率响应机理分析90-93
- 6.1.1 惯性控制分析90-92
- 6.1.2 控制器参数对系统惯性的影响分析92-93
- 6.2 系统仿真93-98
- 6.2.1 仿真系统模型93
- 6.2.2 双馈发电机的频率响应93-95
- 6.2.3 初始转速对惯性控制的影响95-96
- 6.2.4 控制器参数对惯性控制的影响96-97
- 6.2.5 最大功率跟踪MPT特性的影响97
- 6.2.6 滤波器参数的影响97-98
- 6.3 新的调频控制策略98-100
- 6.4 小结100-101
- 第七章 变速风力发电机提供调频备用容量101-116
- 7.1 变速风电发电机调频和储备控制机理101-103
- 7.2 新型风电调频和储备控制策略103-107
- 7.2.1 基本思想103-104
- 7.2.2 风力发电机卸载运行104-106
- 7.2.3 根据频率变化改变运行点106-107
- 7.3 仿真实例107-114
- 7.3.1 卸载运行和备用容量108-112
- 7.3.2 在风速高时满负荷运行112-113
- 7.3.3 在中风速时部分负荷运行113-114
- 7.3.4.紧急调控模式114
- 7.4 本章小结114-116
- 第八章 基于分层架构的风电场频率调节策略116-122
- 8.1 风电场频率控制方案117-121
- 8.2 小结121-122
- 第九章 结论与展望122-125
- 9.1 结论122-123
- 9.2 展望123-125
- 参考文献125-129
- 附录129-132
- 攻读博士学位期间参与的科研项目132-133
- 攻读博士学位期间已发表或录用的论文133-134
- 攻读博士学位期间发明专利134-135
- 致谢135-137
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