大规模风电集中接入下机网协调暂态稳定控制研究

【摘要】：大规模风电集中接入与外送具有实现资源优化配置、提高风能利用率等诸多优点。但是,风电机组具有不同于常规同步机组的运行特性,给电网安全稳定运行带来了新的风险与挑战,随着风电集中接入渗透率的逐渐增大,这种风险与挑战将进一步凸显,迫切需要研究大规模风电集中接入下的电力系统安全稳定防控。本文基于典型的大规模风电集中接入及外送系统——甘肃酒泉风火打捆能源基地高压远距离外送系统,围绕机网协调暂态稳定控制问题,开展了系列研究。首先,仿真分析了风火打捆外送系统暂态稳定预防控制的风火出力方式优化策略；其次,分析了风火打捆系统重要交流外送线路故障时系统暂态失稳原因,探讨了暂态稳定紧急控制中风电切机和火电切机对系统暂态稳定影响规律,提出了风电火电联合切机方案；最后研究了与风电机组无功控制方式和LVRT能力相协调的电网侧切机控制方案。首先,基于EEAC理论,在“风电机组具有良好的低电压穿越能力、风电火电全开机且保持总出力一定”边界条件下,仿真分析了在风火不同出力比例下,风火打捆交流外送通道故障时送端系统的暂态功角稳定性差异,提出了提升暂稳裕度的风火出力优化策略,为风火打捆外送暂态稳定预防控制提供了决策与参考依据。其次,基于仿真分析,揭示了风火打捆交流外送通道故障时送端系统暂态失稳原因,即故障后系统产生了大量加速能量且外送通道母线电压大幅降低两者综合作用的结果；比较分析了切风电不同切机方案、切火电不同切机方案下系统的暂态稳定性,指出了风电切机和火电切机对系统暂态稳定恢复的影响规律,并基于此规律提出了风电火电联合切机控制策略,即在保证系统具有足够电压支撑能力的前提下,先切除不平衡能量最大的火电机组,在此基础上进一步追加切除风电机组,以确保用最小的控制代价来恢复系统的暂态稳定性；仿真验证了风电火电联合切机控制的优越性。最后,基于风火打捆系统交流外送通道严重故障的场景,分析了风电机组无功控制方式和低电压穿越能力(LVRT)对风火打捆切机暂态稳定控制的影响规律,研究了与风电机组无功控制方式和低电压穿越能力相协调的电网侧切机控制策略。 【关键词】：大规模风电集中接入 风火打捆 双馈风电机组 暂态稳定控制 切机 无功控制方式 低电压穿越
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 选题背景及其意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 电力系统暂态稳定分析方法11-12
• 1.2.2 电力系统暂态稳定控制方法12
• 1.2.3 风电并网电力系统暂态稳定分析与控制研究12-14
• 1.3 本文主要研究内容14-15
• 第2章 DFIG数学模型与风电场等值模型15-23
• 2.1 DFIG的结构和工作原理15-16
• 2.2 DFIG模型分析16-22
• 2.2.1 空气动力学模型16
• 2.2.2 机械传动模型16-17
• 2.2.3 绕线式感应发电机模型17-19
• 2.2.4 桨距角控制系统模型19
• 2.2.5 变换器控制系统模型19-22
• 2.3 BPA仿真中风电场等值模型22
• 2.4 小结22-23
• 第3章 暂态稳定预防控制的风火电出力方式优化研究23-34
• 3.1 风火打捆系统暂态稳定分析方法23-26
• 3.1.1 EEAC基本理论23-25
• 3.1.2 风火打捆系统EEAC理论25-26
• 3.2 风火打捆典型系统仿真分析26-28
• 3.3 甘肃风火打捆系统仿真分析28-32
• 3.4 本章小结32-34
• 第4章 暂态稳定紧急控制的风火电切机优化策略研究34-45
• 4.1 基础方式边界条件34-35
• 4.2. 故障分析35-37
• 4.3 风电切机控制分析37-38
• 4.4 火电切机控制分析38-43
• 4.4.1 金塔火电机组切机分析38-40
• 4.4.2 柳园火电机组切机分析40-41
• 4.4.3 新疆火电机组切机分析41-42
• 4.4.4 火电机组切机对比42-43
• 4.5 火电风电联合切机控制分析43-44
• 4.6 本章小结44-45
• 第5章 与风电机组无功控制方式和LVRT能力相协调的电网侧切机控制研究45-52
• 5.1 基础方式45-46
• 5.2 与无功控制模式相协调的切机控制46-48
• 5.3 与SVC配置容量相协调的切机控制48-50
• 5.4 与LVRT能力相协调的切机控制50-51
• 5.5 本章小结51-52
• 第6章 结论与展望52-54
• 参考文献54-58
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果58-59
• 致谢59

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