大规模风电并网的风储协调控制策略研究

【摘要】：随着风力发电的迅速发展,电力系统中风电渗透率逐渐提高,对电力系统的稳定运行产生一定影响,这就要求风机必须具有一定的特性,来减少风机并网对电力系统的影响,且能够在故障时辅助电网恢复正常运行。本文主要针对系统电压穿越问题和频率调节问题开展深入研究,通过分析系统特性,借助储能系统的柔性控制作用,提出了改善风电并网控制策略,最后通过仿真验证所提出控制策略的正确性。具体完成的工作内容如下:首先,对风电机组结构分析,并对其中风力机、发电机、网侧、转子侧变流器进行建模,详细分析了风力发电系统的最大功率跟踪和矢量控制策略,仿真验证了所提出模型的正确性,为后续研究提供了理论基础。其次,在电压穿越方面,提出协调利用基于超级电容器储能的动态电压恢复器和风电机组来实现电压穿越。当电网电压故障时,通过比例协调控制策略分配动态电压恢复器和风电机组各自需要吸收的有功功率,充分利用动态电压恢复器的补偿能力和风电机组的转子旋转动能,使得电网电压稳定不变,保证风电机组能够持续并网运行。通过仿真验证了所提出控制策略的正确性,算例结果表明,协调控制策略可以减少动态电压恢复器的容量和功率,具有重大的工程应用意义。最后,在频率调整方面,首先对常规机组、风电机组、储能系统、风储协调控制系统和含风储协调系统的电力系统的频率特性建模,研究了风电机组提供短时频率支撑的控制策略。针对风电机组参与系统调频存在的问题,提出了储能与风电配合调频的协调控制策略,通过仿真验证了所提出的控制策略可以减少风电机组功率输出,加速转子转速恢复,防止频率二次跌落。 【关键词】：风电并网 动态电压调节器 电压穿越 风储协调 频率调节
【学位授予单位】：上海电机学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 课题背景11-12
• 1.2 现代风电并网准则及研究现状12-19
• 1.2.1 现代风电并网准则12-13
• 1.2.2 双馈风电机组电压穿越技术的研究现状13-16
• 1.2.3 风电参与系统调频控制技术研究现状16-19
• 1.3 本文结构及研究内容19-21
• 第二章 双馈风力发电机组的建模与仿真分析21-40
• 2.1 引言21-22
• 2.2 风力机建模22-23
• 2.3 风力发电系统的最大风能追踪机理23-25
• 2.4 双馈异步风力发电机的建模25-28
• 2.4.1 三相静止坐标系中DFIG的数学模型25-27
• 2.4.2 两相旋转坐标系中DFIG数学模型27-28
• 2.5 PWM变流器数学模型28-31
• 2.6 变流器的控制策略31-36
• 2.6.1 网侧PWM变流器的控制策略31-33
• 2.6.2 转子侧PWM变流器的控制策略33-36
• 2.7 仿真分析36-39
• 2.8 本章小结39-40
• 第三章 含储能型动态电压恢复器的双馈风电机组电压穿越协调控制40-54
• 3.1 引言40
• 3.2 DVR的拓扑结构及控制策略40-45
• 3.2.1 DVR拓扑结构40-41
• 3.2.2 DVR补偿策略简介41-45
• 3.3 SC-DVR与DFIG的协调控制策略45-52
• 3.3.1 转子侧变流器控制策略46-47
• 3.3.2 网侧变流器控制策略47
• 3.3.3 协调控制策略47-50
• 3.3.4 SC-DVR的参数设计50-52
• 3.4 仿真验证52-53
• 3.5 本章小结53-54
• 第四章 储能辅助风电参与调频的控制策略研究54-67
• 4.1 引言54
• 4.2 风储协调调频的电力系统建模54-58
• 4.2.1 常规机组频率特性建模55
• 4.2.2 风电机组频率特性建模55-56
• 4.2.3 储能系统频率特性建模56
• 4.2.4 风储协调调频系统频率特性建模56-57
• 4.2.5 含风储协调调频的电力系统频率特性建模57-58
• 4.3 协调控制过程58-63
• 4.3.1 风电机组提供短时频率支撑58-59
• 4.3.2 风储协调参与系统调频59-62
• 4.3.3 与常规同步发电机组的协调控制策略62-63
• 4.4 仿真研究63-66
• 4.5 本章小结66-67
• 第五章 总结与展望67-69
• 5.1 全文工作总结67
• 5.2 后续工作展望67-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果75

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