风电并网对系统暂态稳定性及调峰能力影响的研究

【摘要】：传统的化石能源在人类发展中起到了不可替代的重要作用，然而，伴随着人类社会快速进步的同时也带来了全球气候变暖等环境问题，发展可再生能源代替传统化石能源是一个历史必然选择的趋势。目前，为了遏制环境的进一步恶化，保护环境，世界很多发达国家和一些发展中国家都越来越重视可再生能源的开发和利用，特别是风能资源，已然成为新世纪最重要的绿色能源之一。 风力发电迅速发展，但也存在问题。随着风电并网不断增加，风电在电力系统中扮演越发重要的角色，风电并网对系统的影响也随之加深，主要体现：一是风电并网对系统暂态稳定性的影响，如对系统无功调节、系统频率的影响；二是风电并网对系统调峰能力的影响，如对系统负荷特性、负荷峰谷差的影响。 本文首先介绍了风电发展的背景，综述国内外对风电并网后系统暂态稳定性和调峰能力影响研究的现状，鉴于此，介绍了本课题研究的主要内容,方法以及研究的意义。 然后阐述了气象学、空气动力学、机械电子工程等理论的知识，列举了各种模型的表达方程式组，介绍了课题的研究平台。 本文对风电并网暂态稳定性和调峰能力问题进行分析，并给出影响因素，在这些影响因素的基础上逐步深入分析，分别论述风电并网对系统暂态稳定性和调峰能力的影响，提出了解决具体措施。运用MATLAB软件对风电系统进行仿真分析，最后对研究结果给予预期与展望，表达自身撰写本文的感悟。 风电并网带来的问题是一个双面性的问题，一个问题要考虑电网公司利益，一个问题要考虑用电客户利益，减少电网系统维护成本和提高电网系统稳定和安全性是公司的利益诉求，减少用电费用和提高舒适度是顾客的利益诉求。在这种前提下，探索风电并网暂态稳定性和调峰能力的优化措施对提高现有风电技术具有重要的现实意义。 【关键词】：风电并网 风电机组模型 暂态稳定性 调峰能力
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目录6-9
• 第1章 引言9-15
• 1.1 研究背景及其意义9
• 1.2 国内外风电并网的研究现状9-14
• 1.2.1 风力发电的发展史10-12
• 1.2.2 风电并网后系统暂态稳定性研究12
• 1.2.3 风电并网后系统调峰能力研究12-14
• 1.3 论文的主要工作14-15
• 第2章 并网运行的风力发电机组模型15-25
• 2.1 风速的模型15-17
• 2.2 空气动力学模型17-20
• 2.2.1 叶素动量理论17-18
• 2.2.2 贝兹理论18-19
• 2.2.3 风能利用系数19-20
• 2.3 传动系统模型20
• 2.4 同步和异步发电机模型20-22
• 2.4.1 同步电机模型20-21
• 2.4.2 异步发电机模型21-22
• 2.5 双馈式风力发电机组模型22-23
• 2.6 桨距角控制系统模型23-24
• 2.7 无功补偿器模型24
• 2.8 本章小结24-25
• 第3章 风电并网对系统暂态稳定性影响的研究25-37
• 3.1 并网后对系统暂态稳定性的影响因素25-28
• 3.1.1 暂态功角稳定性26
• 3.1.2 暂态电压稳定性26-27
• 3.1.3 暂态频率稳定性27-28
• 3.2 风电并网对系统暂态稳定性的影响28-29
• 3.2.1 风电并网对系统频率的影响28
• 3.2.2 风电并网对系统无功调节的影响28-29
• 3.2.3 风电并网对电压闪变的影响29
• 3.3 风电并网系统暂态稳定性分析方法29-31
• 3.4 风电机组低压穿越能力31-34
• 3.4.1 国内外风电场低压穿越能力31-33
• 3.4.2 低压穿越能力设计33-34
• 3.5 风电并网系统暂态稳定性措施34-36
• 3.5.1 提高系统低电压穿越能力34
• 3.5.2 改善风电机组的运行频率34-35
• 3.5.3 完善无功补偿系统35-36
• 3.6 本章小结36-37
• 第4章 风电并网对系统调峰能力影响的研究37-48
• 4.1 并网后对系统调峰能力的影响因素37-40
• 4.1.1 风电出力与日负荷变化相关性分析38-39
• 4.1.2 风电场输出功率反调峰性分析39
• 4.1.3 风电场峰谷差量化分析39-40
• 4.1.4 电力市场调峰分析40
• 4.2 我国与西班牙风电调峰机制的比较40-42
• 4.2.1 风电并网风功率预测预报机制建立40-41
• 4.2.2 建立风电并网技术标准控制风功率41-42
• 4.2.3 互补能源发电42
• 4.3 改善风电并网系统调峰能力措施42-46
• 4.3.1 改善电网负荷特性、降低负荷峰谷差43
• 4.3.2 加强风电并网与风电调度管理43-44
• 4.3.3 风和抽水蓄能系统联合运行44-45
• 4.3.4 优化系统电源结构45
• 4.3.5 建立系统调峰预警知识库45-46
• 4.4 本章小结46-48
• 第5章 风力发电系统的仿真研究48-56
• 5.1 MATLAB 仿真软件概述48-50
• 5.2 风力机模型的介绍50
• 5.3 仿真系统的描述与计算50-52
• 5.3.1 仿真系统的描述50-51
• 5.3.2 计算条件51-52
• 5.4 基于 MATLAB 的仿真结果52-55
• 5.4.1 含直驱同步风力发电机系统的潮流分析52-53
• 5.4.2 仿真曲线绘制53-55
• 5.5 本章小结55-56
• 第6章 结论与展望56-58
• 6.1 结论56-57
• 6.2 展望57-58
• 6.2.1 进一步研究方向57
• 6.2.2 感悟57-58
• 参考文献58-61
• 致谢61-62
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文62

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