含大规模风电的地区电网稳定分析及其控制

【摘要】：随着风电技术的不断成熟和国家可再生能源政策的实施,我国风力发电建设已进入了一个高速发展的阶段。但由于大多数风电场都处于电网末端,与主网联系薄弱,风电并网也带来了许多亟待解决的问题。为满足电网对风电场在系统中发挥积极作用的要求,分析风电接入对电网稳定(静态电压稳定、小干扰稳定、暂态稳定)的影响,并针对存在的稳定问题给出相应的协调控制策略具有重要的意义。本文以实际科技项目为依托,以实际含大规模风电的地区电网为研究对象,对含大规模风电的地区电网进行了稳定分析并提出了适用于地区电网现状的电压协调控制策略。主要工作如下：(1)建立了DFIG风电机组的动态模型。分析DFIG风电机组的空气动力学模块、转轴模块、桨距控制模块、电气控制模块以及发电机/变频器模块的控制框图和原理。(2)给出了适用于大系统仿真的风电场暂态模型选取方法。从风电场装机容量、风电场并网点位置、风电场类型、场内机组的排列方式4个方面探讨了风电场暂态模型选取的问题,应用差异性指标评估风电场采用不同暂态模型对规划电网的影响,给出了适用于大系统仿真的风电场暂态模型选取方法。(3)结合某典型地区电网的风电规划数据,运用P-V、V-Q曲线分析方法,研究了含大规模风电的地区电网静态电压稳定性问题,运用仿真软件BPA计算了不同风电比例出力下地区电网的小干扰稳定问题。(4)以故障极限切除时间为衡量指标,采用时域仿真分析方法考察了在不同运行方式下同步电源与规模化风电之间的相互作用对地区电网暂态稳定性的影响。(5)针对风电并网后存在的问题提出适用于地区电网现状的电压协调控制策略,并验证策略的有效性。论文的研究成果作为科研项目的一部分,通过某省级规划部门验收。 【关键词】：风电 规模化 模型选取方法 稳定分析 协调控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM727.2
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.2.1 适用于系统仿真的风电场暂态模型选取研究现状10-11
• 1.2.2 风电并网对系统稳定性影响研究现状11
• 1.2.3 风电场与电网协调控制的研究现状11-12
• 1.3 论文的主要工作12-14
• 第2章 双馈型风电场的暂态模型14-30
• 2.1 引言14
• 2.2 双馈风电机组的暂态模型14-21
• 2.2.1 双馈风电机组的模型结构14-15
• 2.2.2 空气动力学模块15-16
• 2.2.3 转轴模块16-17
• 2.2.4 桨矩控制模块17-18
• 2.2.5 发电机的数学模型18-19
• 2.2.6 电气控制(换流器)模块19-21
• 2.3 适用于大系统仿真的风电场暂态模型选取21-29
• 2.3.1 风电场暂态模型选取需要考虑的问题21-25
• 2.3.2 风电场暂态模型选取方法25-28
• 2.3.3 实证仿真28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 含大规模风电的地区电网静态稳定分析30-45
• 3.1 引言30
• 3.2 静态稳定分析方法和仿真系统30-35
• 3.2.1 静态电压稳定分析方法30-32
• 3.2.2 小干扰稳定分析方法32-34
• 3.2.3 仿真电网及风电场信息34-35
• 3.3 含大规模风电的地区电网静态电压稳定性分析35-41
• 3.3.1 不计风电时地区电网的静态电压稳定分析35-38
• 3.3.2 地区风电出力水平对静态电压稳定裕度的影响38-39
• 3.3.3 地区风电出力水平对电压薄弱区域的影响39-41
• 3.4 含大规模风电的地区电网小干扰稳定分析41-43
• 3.4.1 不计风电时地区电网的小干扰稳定分析41-42
• 3.4.2 风电并网后地区电网小干扰稳定分析42-43
• 3.5 本章小结43-45
• 第4章 大规模风电接入对地区电网暂态稳定性的影响45-54
• 4.1 引言45
• 4.2 含大规模风电的地区电网暂态稳定性影响因素45-47
• 4.3 同步电源与规模风电对地区电网暂态稳定性的影响分析47-53
• 4.3.1 暂态稳定仿真分析边界条件47-48
• 4.3.2 不计风电时地区电网的暂态稳定性分析48-50
• 4.3.3 风电并网后地区电网的暂态稳定性分析50-53
• 4.4 本章小结53-54
• 第5章 大规模风电接入后地区电网的协调控制策略研究54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 风电接入对地区电网电压影响54-56
• 5.3 湛江地区风电场集群的无功电压协调控制策略56-61
• 5.3.1 风电场集群的二级电压控制策略57-59
• 5.3.2 风电场一级电压控制策略59-61
• 5.4 无功电压协调控制策略仿真验证61-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第6章 结论与展望64-66
• 6.1 结论64-65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-70
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果70-71
• 致谢71

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