双馈风电机组参与电力系统调频的策略研究

【摘要】：风力发电作为目前应用最广、技术最为成熟的可再生能源发电方式,近年来得到了长足发展。随着大规模风电接入系统,风电的随机性与不可控性给电力系统频率带来了诸多影响,尤其双馈风电机组所采用的磁场定向的矢量控制方式使得其转速与电网频率解耦,更加剧了它对电网频率的影响,因此在分析双馈风电机组并网对电力系统频率影响的前提下,研究提出了双馈风电机组参与电力系统调频的策略,具有重要的理论意义和使用价值。论文主要工作如下： (1)研究了双馈风电机组的运行控制原理,并建立了其数学模型,包括风速模型、空气动力学模型、轴系系统模型、桨距角控制模型、发电机模型及控制系统模型； (2)分析了双馈风电机组并网后,风电功率波动、机组无功控制方式、不同机组类型及风电渗透率等各方面因素对电网频率的影响；进而考虑风力发电的经济性极其调节能力,基于分段控制思想提出了双馈风电机组参与电力系统调频的控制策略,通过实际仿真系统探讨了该控制策略的频率调节能力,并与前人提出的惯性控制策略进行了对比研究； (3)计及电力系统的调频需求,综合考虑风力发电的发电成本、发电收益、辅助服务成本、环境效益及补偿成本等各方面因素影响,提出了双馈风电机组参与电力系统调频后的并网经济效益评估方法,并通过实际算例进行了验证,更充分证实了本文所提出的频率控制策略在经济上的有效性。 【关键词】：双馈风电机组 惯性控制 有功-频率控制 频率调节 经济效益
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-15
• 1.2.1 风力发电的发展现状11-12
• 1.2.2 风电并网对电力系统频率影响研究现状12-13
• 1.2.3 风电机组参与系统调频研究现状13-14
• 1.2.4 风电并网经济效益评估研究现状14-15
• 1.3 本文的主要工作15-16
• 第2章 基于双馈感应发电机的风电机组数学模型16-22
• 2.1 双馈风电系统的运行原理16-17
• 2.2 风电机组的数学模型17-21
• 2.2.1 风速模型17
• 2.2.2 空气动力学模型17-18
• 2.2.3 轴系系统模型18-19
• 2.2.4 桨距控制模型19-20
• 2.2.5 发电机模型20-21
• 2.2.6 控制系统模型21
• 2.3 本章小结21-22
• 第3章 双馈风电机组并网对系统频率的影响22-28
• 3.1 风电机组的模型参数及仿真系统22-23
• 3.2 风电功率波动对电力系统频率的影响23-24
• 3.3 风电机组无功控制方式对电力系统频率的影响24-25
• 3.4 不同风电机组类型对电力系统频率的影响25-26
• 3.5 风电渗透率对电力系统频率的影响26-27
• 3.6 本章小结27-28
• 第4章 双馈风电机组频率控制策略研究28-41
• 4.1 惯性控制28-32
• 4.1.1 惯性控制模型28-30
• 4.1.2 附加惯性控制的双馈风电机组对电力系统频率的调节能力30-32
• 4.2 基于分段控制思想的双馈风电机组有功-频率控制策略32-40
• 4.2.1 双馈风电机组有功-频率控制模型32-36
• 4.2.2 基于分段控制思想的双馈风电机组有功-频率控制特性及其调节效果36-40
• 4.4 本章小结40-41
• 第5章 双馈风电机组参与调频后的并网经济效益分析41-50
• 5.1 风电并网经济效益评估方法41
• 5.2 双馈风电机组参与调频后的并网经济效益评估41-47
• 5.2.1 双馈风电机组参与调频后的发电成本与发电收益42
• 5.2.2 双馈风电机组参与调频后的辅助服务成本42-46
• 5.2.3 双馈风电机组参与调频后的补偿成本46
• 5.2.4 双馈风电机组参与调频后的环境效益46-47
• 5.3 双馈风电机组参与调频后的的并网经济效益影响因素分析47-49
• 5.3.1 算例系统47-48
• 5.3.2 风电渗透率对并网经济效益的影响48
• 5.3.3 卸载运行度对并网经济效益的影响48-49
• 5.3.4 频率偏移限值对并网经济效益的影响49
• 5.4 本章小结49-50
• 第6章 结论与展望50-52
• 6.1 结论50-51
• 6.2 展望51-52
• 参考文献52-56
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果56-57
• 致谢57

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