含风电的电力系统黑启动研究

【摘要】：地区经济发展带动着电力负荷需求的增加,促使电网规模逐步扩大。随之而来的,一方面是电网运行变得经济可靠,另一方面一旦发生大停电事故,所造成的损失和破坏也是难以想象的。黑启动作为应对电网瘫痪的主要方法,其关键是寻找到合适的启动电源,常规水电受到地区分布的限制,燃气发电机则在成本上不具备全面普及的可行性,而随着风力发电方兴未艾,考虑将风电机组引入到黑启动方案的制定当中,是一个具有前瞻性的课题。本文基于此,提出将双馈风力发电机组作为黑启动电源,以东北某区域电网实例,研究风电机组参与的黑启动方案的可行性,并通过仿真进行验证分析。首先就东北某区域电网结构进行解析,在研究分析了该地区常规水电黑启动方案的基础上,考虑将风电机组作为黑启动电源,重新规划了黑启动路径,给出了风电机组黑启动策略。其次,为了实现黑启动电源自启动功能,对双馈风力发电机组变流器控制策略进行了研究,改进了双馈风力发电机组独立运行控制系统,通过仿真验证了在风况充足条件下,以该控制方式运行的双馈风力发电机组可以不借助外部电源自启动,并具有一定的调峰调频能力。改进控制方式的风电机组自启动成功后,由风电机组对220k V高压输电线路进行空充,对启动过程中可能出现的线路过电压问题进行了仿真校验。最后,针对厂用负荷的恢复对风电机组黑启动小系统的影响进行了深入研究。大容量异步电机启动对启动初期小系统频率电压有很大的冲击,关系到启动的成功与否。因此对负荷性质、负荷容量、电机启动顺序等因素对系统影响进行了综合考量,总结出了适用于风电机组黑启动的厂用负荷恢复实施原则。仿真结果表明,在一定条件下,风电场具有实现区域主网黑启动的能力。 【关键词】：电力系统 黑启动 风电 独立运行 空充特性 异步电机启动
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM732
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.2 课题背景及研究的目的与意义8-12
• 1.2.1 常规黑启动研究综述9-11
• 1.2.2 微网黑启动研究综述11-12
• 1.2.3 风电机组黑启动研究综述12
• 1.3 黑启动的一般过程12-13
• 1.4 本文的主要研究内容13-14
• 第2章 风电机组黑启动策略及黑启动电源建模14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 东北某区域电网概况14-17
• 2.2.1 某区域电网现状14-15
• 2.2.2 区域电网黑启动能力评估及黑启动路径规划15-17
• 2.3 风电机组参与的电力系统黑启动策略17-20
• 2.3.1 风电机组参与的某区域电网黑启动方案策略17-18
• 2.3.2 风电机组参与的某区域电网黑启动路径及方案实施流程18-20
• 2.4 黑启动电源建模20-26
• 2.4.1 双馈式异步风力发电机组的优势20-21
• 2.4.2 发电机数学模型21-24
• 2.4.3 风力机模型24-25
• 2.4.4 变频器模型25-26
• 2.5 本章小结26-28
• 第3章 风电机组独立运行控制及空充输电线路特性分析28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 双馈风电机组独立运行控制策略28-35
• 3.2.1 定子侧变换器的控制策略28-29
• 3.2.2 转子侧变换器的控制策略29-31
• 3.2.3 独立运行风电机组功率控制31-32
• 3.2.4 双馈风力发电机组独立运行仿真分析32-35
• 3.3 风电场空充长线路特性分析35-39
• 3.3.1 发电机空充长线路过电压机理35-36
• 3.3.2 发电机空充长线路过电压技术要求36-37
• 3.3.3 风电机组空充长线路特性仿真分析37-39
• 3.4 本章小结39-41
• 第4章 厂用负荷启动对黑启动初期风电系统的影响41-52
• 4.1 引言41
• 4.2 厂用负荷启动策略41-43
• 4.3 所有电动机等值为一台异步电机时频率电压校验分析43-46
• 4.3.1 先投入电动机负荷后投入静态负荷43-44
• 4.3.2 先投入静态负荷后投入电动机44-45
• 4.3.3 动静态负荷投入方案对比45-46
• 4.4 单台最大容量电动机启动对系统的影响46-48
• 4.5 异步电机启动顺序对系统频率电压影响分析48-51
• 4.5.1 按容量由大到小依次投入48-49
• 4.5.2 按容量由小到大依次投入49-50
• 4.5.3 电机投入顺序方案对比50-51
• 4.6 本章小结51-52
• 结论52-53
• 参考文献53-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果57-59
• 致谢59

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