风电并网对系统电压稳定性影响研究

【摘要】：随着电力工业的迅猛发展,电网结构日趋复杂化,传统能源逐步枯竭,新能源发电在电力系统中所占比重也越来越大。风力发电作为新能源中发电技术最成熟、最具规模开发价值、最具商业前景的发电方式,越来越受到世界各国的青睐。随着风电产业的不断发展和并网容量的不断增大,由于风能的间歇性、随机性和不可调控性等特点,风电并网对电力系统正常安全稳定运行和电压稳定性的影响越来越突出,因此对风电并网对系统电压稳定性影响进行研究是十分必要的。 由于风力发电系统结构的复杂性和控制方式的多样性,风电并网系统电压稳定性问题的分析方法十分复杂,目前一般都是将交流系统的电压稳定性分析方法推广到风电并网系统当中去。但是问题在于：随着风电场并网点电压的变化,风电机组的功率输出也会随之发生变化,这就需要进行系统潮流迭代计算。 在对风力发电系统工作原理进行深入研究的基础上,本文分析了恒速风电机组和变速风电机组两种类型的风电机组,并分别对风电机组的风速模型、空气动力学模型、机械传动模型和桨距控制系统模型等进行了具体分析,分别对两种类型风电机组建立了数学建模,并据此得出了风电场等值模型。 在对风电机组的运行特性和风电机组的并网及控制方式进行充分分析研究的基础上,结合常规电力系统潮流计算方法,本文对风电场节点进行了等效改进处理,确定出了风电并网系统的潮流计算方法和计算流程,详细比较分析了风电并网系统的几种电压稳定性分析方法,并在系统潮流计算基础上进行电压稳定性计算,通过灵敏度分析法和稳定裕度法对风电并网系统的电压稳定性问题进行分析研究。 本文通过对接入风电的EPRI-36节点算例和山东电网实际系统算例进行电压稳定性计算,分析风电对系统电压稳定性的影响。计算结果表明,在脱网和并网情况下,风电对电压稳定性的影响有所不同。在风电并网EPRI-36节点系统中,风电场切出会削弱原系统的电压稳定性,导致系统负荷节点灵敏度升高,稳定裕度指标减小,其影响程度与初始运行状态及并网点负荷水平有关,风电场功率变化越小,节点负荷越轻,系统电压稳定性受影响程度越低。对于山东电网,风电场接入烟威地区会增强原系统的电压稳定性,导致系统节点灵敏度降低,稳定裕度指标增大,其影响程度与风电场的运行状态及并网点附近负荷水平有关,风电场输出功率越大,节点负荷越重,系统电压稳定性增强程度越高。 【关键词】：风力发电 电压稳定 灵敏度分析 稳定裕度
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第一章 绪论12-20
• 1.1 课题背景12-15
• 1.1.1 全球风电发展概况12-13
• 1.1.2 中国风电发展概况13-14
• 1.1.3 风力发电类型及其特点14-15
• 1.2 国内外研究现状15-18
• 1.2.1 潮流计算中风电场节点的处理方法15-16
• 1.2.2 风电并网系统静态电压稳定性分析方法16-18
• 1.2.3 无功补偿设备对含风电电力系统电压稳定性的影响18
• 1.3 本文的主要工作18-20
• 第二章 风电场的数学模型20-30
• 2.1 风力发电系统分类20-22
• 2.1.1 恒速恒频风力发电系统20-21
• 2.1.2 变速恒频风力发电系统21-22
• 2.2 风速模型22-23
• 2.3 风力机模型23-25
• 2.3.1 叶片23-24
• 2.3.2 传动部分24
• 2.3.3 桨距控制系统24-25
• 2.4 基于普通异步发电机的恒速风电机组模型25-26
• 2.4.1 普通异步发电机模型25-26
• 2.4.2 恒速风电机组模型26
• 2.5 基于双馈感应发电机的变速风电机组模型26-28
• 2.5.1 双馈感应发电机模型26-28
• 2.5.2 变速风电机组模型28
• 2.6 风电场等值模型28-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 风电接入对系统静态电压稳定性的影响30-42
• 3.1 风电机组运行特性分析30-32
• 3.1.1 风力发电典型特性30-31
• 3.1.2 风电机组的并网与控制31-32
• 3.2 计及风电场的潮流计算32-36
• 3.2.1 计算方法改进33-34
• 3.2.2 潮流计算流程34-36
• 3.3 风电并网系统静态电压稳定性分析方法36-41
• 3.3.1 P-V曲线法36-37
• 3.3.2 V-Q曲线法37-38
• 3.3.3 灵敏度分析方法38-40
• 3.3.4 电压稳定裕度指标40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 算例分析42-58
• 4.1 EPRI-36节点系统算例分析42-51
• 4.1.1 仿真条件42-44
• 4.1.2 结果分析44-51
• 4.2 山东电网算例分析51-56
• 4.2.1 山东电网简介51-52
• 4.2.2 仿真条件52-53
• 4.2.3 结果分析53-56
• 4.3 本章小结56-58
• 第五章 结论及展望58-60
• 5.1 本文总结58
• 5.2 工作展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-65
• 攻读硕士学位期间发表论文及参与的项目65-66
• 学位论文评阅及答辩情况表66

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