风电与抽水蓄能互联系统稳定与控制

【摘要】：在风能资源利用中,由于风力发电机组的运行特性,风电比重的上升会带来电网的调峰、调频压力增大,电网无功负担加重,引起电压波动,电网长距离送电技术要求和电网运行成本增大等影响,而抽水蓄能电站具有对负荷变化反应快速、调节灵活,调峰、填谷、调频、调相和事故备用的运行性能好等优越性。因此将风电与抽水蓄能互联系统协调运行能间接地将风电接入电网,或将多余的风电转换成水能存蓄起来,提高风能利用率的同时降低大比重风电对电网稳定性的影响,使风能资源得到最大化的开发利用。论文针对风电与抽水蓄能互联系统的稳定与控制在下面几个方面展开了研究： 首先简要阐述了风电与抽水蓄能互联系统研究背景、意义和基本概念,并对目前国外和国内学者对风电与抽水蓄能互联系统的研究现状做了重点介绍。 其次,对风电与抽水蓄能互联系统数学模型和含风电电力系统的潮流计算进行了研究。风力发电机组数学模型分别对风力机、轴系、桨距角控制、异步发电机进行了建模,抽水蓄能系统数学模型则分别针对其发电工况和抽水工况进行了建模。 接着,分别针对含有风电的无穷大系统、风电与抽水蓄能互联系统发电工况和抽水工况稳定性进行了详尽的小干扰特征值和状态变量参与因子分析,以评估风电机组对电力系统稳态运行的影响程度。在稳定分析中也针对风电接入电力系统后的静态稳定和暂态稳定性能,根据非线性数学模型进行单风电无穷大系统、风电与抽水蓄能互联系统发电工况和抽水工况在风速变化和网络故障情况下的时域仿真分析,以研究风电与抽水蓄能互联系统对电力系统稳定运行的动态影响。 最后,针对单风电无穷大系统桨距角,风电与抽水蓄能互联系统单桨距角控制和桨距角水门同时控制,利用线性最优控制理论和滑模变结构控制理论分别设计了桨距角和桨距角水门控制器,并仿真验证了两种控制器对于风速变化和短路故障皆具有良好的稳定控制性能。 【关键词】：风电 抽水蓄能 特征值分析 静态稳定 暂态稳定 线性最优控制 滑模变结构控制
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TV743
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-7
• 目录7-9
• 图表目录9-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 研究的背景与意义11-12
• 1.2 风电与抽水蓄能互联系统概述12-13
• 1.2.1 风电特性和蓄能技术12-13
• 1.2.2 风电与抽水蓄能互联系统优势13
• 1.3 风电与抽水蓄能互联系统研究现状13-15
• 1.4 论文的主要工作15-17
• 2 风电与抽水蓄能互联系统数学模型17-25
• 2.1 风力发电机组数学模型17-22
• 2.1.1 风力机模型17-19
• 2.1.2 轴系模型19-20
• 2.1.3 桨距角控制模型20
• 2.1.4 异步发电机模型20-22
• 2.1.5 风力发电机群模型22
• 2.2 抽水蓄能系统数学模型22-25
• 2.2.1 发电工况模型22-24
• 2.2.2 抽水工况模型24-25
• 3 风电与抽水蓄能互联系统小干扰稳定分析25-44
• 3.1 含有风电的电力系统潮流计算25-27
• 3.2 小干扰特征值分析方法27-29
• 3.3 电力系统低频振荡29-30
• 3.4 单风电无穷大系统特征值分析30-34
• 3.4.1 单风电无穷大系统线性化30-32
• 3.4.2 单风电无穷大系统算例32-34
• 3.5 风电与抽水蓄能互联系统特征值分析34-44
• 3.5.1 风电与抽水蓄能互联系统线性化34-39
• 3.5.2 风电与抽水蓄能互联系统算例39-44
• 4 风电与抽水蓄能互联系统稳定仿真44-52
• 4.1 单风电无穷大系统稳定仿真44-46
• 4.1.1 静态稳定44-45
• 4.1.2 暂态稳定45-46
• 4.2 风电与抽水蓄能互联系统静态稳定46-49
• 4.2.1 发电工况46-48
• 4.2.2 抽水工况48-49
• 4.3 风电与抽水蓄能互联系统暂态稳定49-52
• 4.3.1 发电工况49-50
• 4.3.2 抽水工况50-52
• 5 风电与抽水蓄能互联系统控制52-77
• 5.1 风电与抽水蓄能互联系统线性最优控制52-65
• 5.1.1 线性最优控制理论52-54
• 5.1.2 单风电无穷大系统桨距角线性最优控制54-56
• 5.1.3 风电与抽水蓄能互联系统桨距角线性最优控制56-60
• 5.1.4 风电与抽水蓄能互联系统桨距角与水门线性最优控制60-65
• 5.2 风电与抽水蓄能互联系统滑模变结构控制65-76
• 5.2.1 滑模变结构控制理论65-67
• 5.2.2 单风电无穷大系统桨距角滑模变结构控制67-69
• 5.2.3 风电与抽水蓄能互联系统桨距角滑模变结构控制69-72
• 5.2.4 风电与抽水蓄能互联系统桨距角和水门滑模变结构控制72-76
• 5.3 小结76-77
• 6 总结77-78
• 致谢78-79
• 参考文献79-84
• 附录84

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

风电场中抽水蓄能系统容量的优化选择    潘文霞;范永威;朱莉;高阿龙;

基于物理机理建模的抽水蓄能机组仿真研究    谭波;张荣;王江淮;

水轮发电机水门非线性控制规律的研究    孙郁松,孙元章,卢强

大型风电场对电力系统暂态稳定性的影响    迟永宁;王伟胜;刘燕华;戴慧珠;

大型水轮发电机组水门开度控制零动态设计方法    郑少明;王鹏;梅生伟;

风力发电的历史、现状与发展    杜朝辉;胡丹梅;

基于线性最优控制理论的励磁系统的设计及仿真    刘明锦;

风力发电引起的电压波动和闪变    孙涛,王伟胜,戴慧珠,杨以涵

包含风电场电力系统的小干扰稳定分析建模和仿真    汤宏,吴俊玲,周双喜

国外风力发电导则及动态模型简介    雷亚洲,Gordon Lightbody

双馈水轮发电机系统建模与仿真及其智能控制策略的研究    李辉

核电站与抽水蓄能电站的数学建模及联合运行研究    高慧敏

大规模风电场接入电力系统的小干扰稳定性研究    关宏亮

大型风电场接入电网后的系统稳定性分析    杨娜

风—蓄联合运行系统可行性研究    王艳

风力发电系统的变桨距控制策略研究    秦生升

风力发电对安徽电网的影响与对策    占勇;

基于网络的广西风能资源监测评估系统    史彩霞;苏志;刘世学;

风能资源动态评估研究    贺志明;聂秋生;

自动观测和人工观测风的差异及其订正的初步研究    张志富;任芝花;范邵华;

喀左县风能资源开发和利用    潘成军;马成芝;梁志兵;李宝刚;高鹏;

河西走廊中西部风能资源的时空分布特征及储量研究    郭良才;李红英;于海跃;丑伟;相吉;

博州风能资源研究    王翔;沈铁元;

基于数值模拟的山东威海区域风能资源评估    李强;李宏江;董旭光;丛美环;

金昌地区风能资源分布特征及开发潜力分析    张弢;李万荣;

基于营养动力学的浮游植物-动物模型的变结构控制    刘敬娜;赵立纯;

节能减排与可再生能源的开发利用    鲁胜利;卢彩虹;周黎明;刘波;周建梅;

风电场集中与分布并网对地区电网电压的影响研究    张硕;朱莉;杜林;刘永民;梅小丽;

电力系统一般非线性综合切换励磁控制    刘艳红;李春文;汤洪海;

一种基于干扰观测器的滑模控制器设计方法    张健;孙鹤旭;雷兆明;梁涛;

自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用    周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;

基于ADHDP的STATCOM优化控制    宋绍剑;贺毅;林小峰;廖碧莲;

伺服系统位置控制中基于扩展状态观测器的变结构控制    靳添絮;刘立;陈树新;卢月品;

The Sliding Mode Control Method of Grid-Connected Inverter Applied to Three-Phase Intermittent Power Supply    

An Automatic and Efficient Solar Charging System    

高精度陀螺稳定平台的控制策略及误差补偿方法    邓科;丛爽;沈宏海;

船用增压锅炉汽包水位预测控制方法研究    冷欣

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

SOFC固体氧化物燃料电池分布式发电系统仿真及其潮流计算    刘杨华

考虑分布式发电的配电网综合负荷建模方法研究    钱军

开关电源的协同控制理论及脉宽调制应用技术研究    王前

Buck型逆变器高阶系统布尔型滑模控制及反馈线性化最优控制研究    陈江辉

基于输出预测和LMI方法的电力系统广域阻尼控制研究    罗珂

风能转换系统的分析、控制与优化方法研究    吴定会

大型压水堆核电站接入电网的理论和技术研究    施希

计及信号传输时延的电力系统阻尼控制器研究    段志远

迟滞系统的滑模变结构控制算法研究    何凤平

风力发电机组暂态模型和稳定性分析方法研究    陈建伟

离散时间系统的自适应输出反馈镇定    金彩霞

基于能量的包含SVC和非线性负荷的电力系统鲁棒控制    张月平

近水面作业的机器人综合减摇机理研究    张杰

减摇鳍电液负载仿真台控制系统的分析设计    王仁政

柴油发电机组非线性鲁棒控制器研究    徐达

动基座条件下防摆技术研究    李天鹰

船舶电力系统混沌控制的研究    马敏

飞轮储能技术应用于风力发电系统的仿真研究    王黎

欧洲风电发展及对我国的启示    

基于特征辨识的PID水轮机调速器研究    易俗

抽水蓄能电站运行优化的动态规划模型    丘文千;

抽水蓄能电站综合效益评估综述    高苏杰;娄素华;

风能和太阳能发电系统中的储能电池    桂长清;

超导储能改善并网风电场稳定性的研究    吴俊玲,吴畏,周双喜

双馈风力发电系统转子电流自抗扰控制    夏长亮;宋战锋;

多机系统TCSC逆推鲁棒控制器设计    王宝华,杨成梧,张强

水轮发电机交流励磁变速运行的控制策略    林瑞光，赵荣祥，黄进，许大中

交流励磁发电机运行及控制原理    廖勇,杨顺昌

抽水蓄能机组全范围仿真机的研究    刘竹青

双馈水轮发电机系统建模与仿真及其智能控制策略的研究    李辉

大型风电场电压稳定性分析与控制研究    潘文霞

风电引起的电压波动和闪变研究    赵海翔

抽水蓄能电站水力过渡过程调节控制研究    王林锁

大型风电场接入电网的稳定性问题研究    迟永宁

异步化汽轮发电机计算机励磁智能控制系统的研究    罗盛波

水轮机调速器的智能控制策略研究    申敏

基于数字信号处理器（DSP）的交流励磁发电机励磁控制系统研究    肖庆清

大型风电场并网运行的若干技术问题研究    吴俊玲

基于PSASP扩展的风力发电系统综合分析程序    王瑞雪

基于PSCAD/EMTDC的变速风电机组控制系统仿真研究    冯双磊

风电机组和风电场的功率特性及电能质量测试研究    李庆

风—水电联合优化运行研究    范永威

要合理地发展抽水蓄能电站    兰波

我国抽水蓄能电站工程建设展望    陈东平

江苏宜兴抽水蓄能电站    

抽水蓄能在小水电中的应用    杨晓平;罗辉雄;

抽水蓄能电站群短期优化调度    王海忠，于尔铿

湖南电网抽水蓄能电站规划初探    刘世澄

我国抽水蓄能电站系统的建设    邓隐北,骆德昌

国内第一台全新结构抽水蓄能水轮机模型转轮    余小波

基于MATLAB的抽水蓄能机组控制系统的仿真研究    康玲,叶鲁卿,李朝晖

三峡电站投产后兴建抽水蓄能电站的必要性    陶仲兵，吴耀武，梁年生，王嘉霖

对抽水蓄能建设的认识和建议    孙华平;

对抽水蓄能建设的认识和建议    孙华平;

我国抽水蓄能作用及发展展望    张振有;刘殿海;

抽水蓄能在我国风电等新能源发展中的作用    刘殿海;谢勇刚;

抽水蓄能在我国风电等新能源发展中的作用    刘殿海;谢勇刚;

序    

序    

风力发电与抽水蓄能匹配的探讨    张兰丁;吴征;

风力发电与抽水蓄能匹配的探讨    张兰丁;吴征;

抽水蓄能与水电和电力系统的可持续发展    曹楚生;

奉献共和国的抽水蓄能事业    记者 米广莉

抽水蓄能为何陷入僵持状态    本报记者 胡学萃

发展抽水蓄能需创新思路    中国水力发电工程学会副秘书长 张博庭

抽水蓄能节能减排作用再认识    国网新源控股有限公司 刘殿海

我省首座荒沟抽水蓄能电站即将开建    桑学勇　首席记者 邱丽娜

抽水蓄能是适应新能源大规模发展的最有效工具    国网新源控股有限公司 刘殿海

要让抽水蓄能真正发挥作用    本报记者 胡学萃

国内最大抽水蓄能电站开建    记者 陈韩晖 通讯员 蓝旺

吉林敦化抽水蓄能有限公司成立    记者 韩冰　通讯员 黄继波 张旭

吉林敦化抽水蓄能有限公司成立揭牌    记者 邢玉才

抽水蓄能电厂在电力市场中的购电策略研究    齐志刚

大型发变组复杂异常工况下主保护新技术研究    金明亮

交流励磁发电机及其系统的运行分析    孙玉田

抽水蓄能电站旋转备用容量电价研究    程芳

计及直流接入的交流系统故障计算方法研究    于春光

互联电力系统低频振荡分析方法与控制策略研究    徐东杰

从平衡点到振荡    李鹏

市场条件下多区域电力系统分布式暂态稳定仿真    张家安

多Agent系统的控制及稳定性分析    王佳

互联电网分布式状态估计和混合量测状态估计研究    王永

风电与抽水蓄能互联系统稳定与控制    陈志强

分布式抽水蓄能系统的效益评估与运营策略    王学良

风能—抽水蓄能联合发电系统关键技术研究    刘春红

国网新源控股有限公司抽水蓄能设备检修管理研究    王晓东

风电—抽水蓄能电站联合运行的多目标优化    李志伟

抽水蓄能电站效益计算方法和经济性研究    郭东浦

抽水蓄能—太阳能系统联合运行可行性研究    邢健

小容量发电机组微机保护的研究与开发    赵兵

基于PLC的抽水蓄能双调整调速器研究    刘远进

阿里地区能源利用方案及多能互补系统研究    万久春