风电并网对系统稳定性的影响及改善措施研究

【摘要】：大规模风电机组的接入是在工业化国家中现代电力系统的一大特征。风力发电目前是绿色能源发电的最大来源,因为风力发电与其他对自然环境基本没有破坏的能源相比效率最高。风力发电技术是能够替代传统能源的目前较有前途的技术,但其对接入电网的运行稳定性的影响还是目前存在的有待解决的重要问题。本篇论文从以下几个方面论述了风电并网的一些问题： 首先,概括的论述了风电并网的一些问题,如采用集中的风力发电要比单个的风力发电更能改善并网的稳定性；风电并网对系统各方面的影响；风力发电对原系统保护会产生的各种问题及一些并网的技术要求。 其次,现代的风电场多采用变速恒频风力发电机组,其中双馈异步风力发电机组是应用最为广泛也是现代的主流机型。本论文从双馈异步机的基本结构出发,分析了它的静态模型和动态模型。最后通过PSCAD仿真进一步验证了其特性。 然后,分别讨论了双馈异步风力发电机组并入电网后其与电网之间的静态稳定性、动态稳定性和暂态稳定性,以及会对系统原有保护产生的不利影响。并通过PSCAD仿真和算例验证了各种不同稳定性中存在的问题。 最后,从系统中的线路保护和原有的同步发电机保护方面讨论了应采取的措施和提高系统稳定性的一些措施及采用FACTS柔性输电改善风电并网所带来的一系列问题的好处。 【关键词】：风电并网 双馈异步风力发电机组 电力系统稳定性 系统继电保护
【学位授予单位】：华北电力大学（北京）
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 风电发展现状及长远规划10-11
• 1.2 国内外风电技术发展情况11-13
• 1.3 风电在电网中的角色和对电网的影响13-14
• 1.3.1 风电的波动性及其在电力系统运行中的特点13-14
• 1.3.2 风电对系统稳定性的影响14
• 1.4 课题研究内容及意义14-15
• 第2章 风电并网概论15-20
• 2.1 大规模集中风力发电15
• 2.1.1 采用大容量风电场15
• 2.1.2 增大风电场面积15
• 2.2 风力发电并网的基本问题15-17
• 2.2.1 对负荷电压的影响16
• 2.2.2 可并入电网的特性16-17
• 2.3 风力并网对电网的影响17-18
• 2.3.1 对备用容量的影响17
• 2.3.2 对系统参数的影响17-18
• 2.4 风力发电对系统继电保护的影响18-19
• 2.4.1 会导致自动重合闸不成功18
• 2.4.2 会使已设定好的保护范围缩小18
• 2.4.3 使系统中配置的继电保护装置误动作18
• 2.4.4 短路电流超标18-19
• 2.5 本章小结19-20
• 第3章 双馈异步风力发电机组20-33
• 3.1 基本结构20-21
• 3.2 双馈异步发电机模型21-26
• 3.2.1 静态模型21-23
• 3.2.2 动态模型23-26
• 3.3 仿真结果26-32
• 3.4 本章小结32-33
• 第4章 双馈异步风力发电机组并网的系统稳定性研究33-57
• 4.1 静态稳定性34-43
• 4.1.1 基本概念34
• 4.1.2 风力发电机组并入系统后静态稳定性分析34-37
• 4.1.3 风电接入系统对小干扰静态稳定性分析37-43
• 4.2 动态稳定43-50
• 4.2.1 电力系统动态稳定性的概念43
• 4.2.2 双馈异步风力机的动态特性43-45
• 4.2.3 风电场的动态性能45-46
• 4.2.4 仿真结果46-50
• 4.3 暂态稳定性50-56
• 4.3.1 基本概念50
• 4.3.2 风电并网对系统短路容量的影响50-53
• 4.3.3 实例分析风场接入后系统短路电流53-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第5章 风电场接入系统保持系统稳定性的措施57-68
• 5.1 系统振荡问题57-59
• 5.1.1 风场提供的振荡电流及振荡电压问题57-58
• 5.1.2 自适应过电流保护58-59
• 5.2 系统频率异常保护59-60
• 5.3 系统保护方案60-67
• 5.3.1 失步保护61
• 5.3.2 风电场配备低电压穿越能力61-62
• 5.3.3 系统中原有保护定值更改62-63
• 5.3.4 柔性交流输电63-67
• 5.4 本章小结67-68
• 第6章 结论与展望68-70
• 参考文献70-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成73-74
• 致谢74

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