风电并网的电压支撑规律研究

【摘要】：随着电网规模的不断扩大,并网电源类别及数量的增加,以及同步发电与异步发电、直流与交流混合等大量转换与融合方式,使同步主导下的电网电压、无功管理与控制越来越复杂。由此,如何深入研究电网电压支撑规律的成因,充分挖掘电压支撑的主动因素,以实现无功优化,提升电网输电能力,意义重大。 本文就双馈型感应发电机组构成的风电场并网为背景,在分析风电场与电网间相互作用规律的基础上,基于已有的研究成果,就电压无功问题,如风电场小扰动稳定的极限问题,静态无功调节范围问题以及电网无功优化问题进行了更为深入的研究。该研究的主要工作内容和成果体现如下。 首先,以风电场接入为线索,借助电网侧戴维南等值技术和风电场等值技术,建立双馈风力发电系统的小扰动数学模型,由此推导其满足静稳条件的显式表达。在此基础上,综合考虑电机的固有运行限制以及小扰动稳定性约束,提出一定有功模式下双馈型机组风电场有效无功调节范围的优化数学模型,为其有效无功调节范围的确定提供了依据,是充分利用其无功发出(或吸收)能力参与系统优化调节的前提和基础。 其次,通过分析双馈型机组风电场接入对系统无功电压的影响,分别针对AVC系统中的静态以及动态无功优化问题展开研究,提出了计及同步发电机自动电压调节(AVR)作用的含风电的静态无功优化模型以及基于风电场场景的动态无功优化模型；并依据各自模型的特点给出简化求解策略,以有效降低计算复杂度。算例分析表明,本文所提模型和方法能够在有效计及风电波动特性的同时,充分挖掘电网和风电的连续无功调节潜力,合理决策离散调节设备的动作时机和档位,以期实现离散调节与连续调节的协调配合,为风电并网后的系统无功电压调节提供有利指导。 最后,针对烟台地区已有风电场的实际运行情况,从潮流分布、网络损耗、电压水平以及短路容量等方面对风电接入以后电网的运行性能进行评估分析,在此基础上给出合理建议,以有效发挥风电的利用价值,降低其波动性带来的不利影响,对地区电网合理接纳风电有积极意义。 【关键词】：电力系统 双馈机组 风电场 无功调节范围 电压支撑强度 无功优化
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM76
【目录】：

• 目录4-6
• CONTENTS6-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 课题背景及意义11-12
• 1.2 国内外研究现状12-17
• 1.2.1 无功优化研究概述12-14
• 1.2.2 双馈感应式风电机组的静态无功特性研究14-15
• 1.2.3 计及风电的无功优化研究15-17
• 1.3 本文主要工作17-19
• 第二章 小扰动稳定约束下双馈型机组风电场的有效无功调节范围优化19-33
• 2.1 引言19-20
• 2.2 双馈感应式风电机组的固有无功调节范围分析20-22
• 2.2.1 双馈风力发电系统的功率关系20-21
• 2.2.2 双馈电机的固有无功调节范围21-22
• 2.3 双馈机组风电场的小扰动稳定及其约束下的有效无功调节范围分析22-28
• 2.3.1 双馈风力发电系统的小扰动模型及其稳定性分析22-26
• 2.3.2 计及小扰动稳定约束的双馈型机组风电场有效无功范围计算26-28
• 2.4 算例分析28-32
• 2.4.1 简单两节点系统算例分析28-30
• 2.4.2 实际系统算例分析30-32
• 2.5 本章小结32-33
• 第三章 计及双馈型机组风电场的无功优化研究33-51
• 3.1 引言33-34
• 3.2 计及双馈型机组风电场接入的静态无功优化分析34-40
• 3.2.1 模型的整体思想34
• 3.2.2 计及同步发电机AVR作用的静态无功优化模型34-37
• 3.2.3 算例分析37-40
• 3.3 计及双馈型机组风电场的动态无功优化分析40-49
• 3.3.1 模型的整体思想40-41
• 3.3.2 风电功率的不确定性描述41-42
• 3.3.3 基于风电场景的动态无功优化模型42-43
• 3.3.4 模型的简化解耦算法43-46
• 3.3.5 算例分析46-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第四章 风电接入对地区电网无功电压影响的研究与实践51-59
• 4.1 引言51
• 4.2 风电接入对电网潮流的影响分析51-54
• 4.2.1 风电接入后的系统稳态电压水平分析52
• 4.2.2 母线电压随风电场输出功率的变化规律分析52-54
• 4.3 风电接入的电网无功优化分析54-56
• 4.3.1 无功优化前后系统的网损和电压水平分析54-55
• 4.3.2 双馈型机组风电场无功调节能力对优化效果的影响分析55-56
• 4.4 风电接入的电网短路容量计算分析56-58
• 4.4.1 风电接入前后系统的短路容量结果分析56-57
• 4.4.2 电网的最大风电接入容量分析57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 结论与展望59-61
• 附录A61-65
• 附录B65-69
• 参考文献69-75
• 致谢75-76
• 攻读硕士学位期间所发表的论文和参与的项目76-77
• 学位论文评阅及答辩情况表77

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