大规模风电/光伏特高压直流外送系统电压稳定性分析

【摘要】：大规模风电/光伏发电经特高压直流远距离输送至负荷端,在提高风电/光伏消纳效率的同时,也给送端电网电压带来了一定程度的负面影响。风电、光伏、火电、特高压直流输电以及交流系统的电压耦合作用,使得外送系统电压特性比较复杂,这种复杂的电压特性成为了我们必须研究的方向。本文首先研究两种不同风力发电机以及光伏电池的数学模型,在数学模型的基础上研究了两种不同风力发电并网系统和光伏发电并网系统的控制模型和LVRT模型,在DIgSILENT仿真软件中搭建仿真模型,并对LVRT特性进研究。其次,推导UHVDC输电的数学模型,并对其分层级控制结构进行了研究,研究了换流器控制策略、换流变压器分接头控制策略和交流滤波器投/切控制策略,并在DIgSILENT中建立了仿真模型。第三,运用连续潮流计算的PV和VQ曲线对大规模风电/光伏特高压直流外送系统静态电压稳定性进行分析:研究送端直流配套火电电源不同开机情况下送端换流母线的不同无功有效短路比对外送系统静态电压的影响;研究直流系统不同运行方式、不同无功配置方案对外送系统静态电压的影响。最后,对大规模风电/光伏特高压直流外送系统暂态电压稳定性进行分析:研究750KV交流线路发生三永N-1、N-2故障情况下风电场是否具有LVRT特性对外送系统暂态电压的影响,并提出利用降低直流外送功率来抑制短路故障情况下外送系统中枢母线电压波动和电压值较小的措施;研究风电场/光伏电站不同低电压穿越特性对外送系统电压稳定性的影响;研究风电场/光伏电站功率波动情况下对外送系统电压稳定性的影响。 【关键词】：大规模风电/光伏 特高压直流输电 静态电压稳定性 暂态电压稳定性
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-8
• 第一章 绪论8-14
• 1.1 选题背景及其意义8-9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.3 本课题研究内容及创新点11-12
• 1.4 论文的内容及章节安排12-14
• 第二章 风电/光伏发电并网系统建模14-27
• 2.1 风电/光伏发电并网系统模型简介14-15
• 2.2 双馈风力发电并网系统建模15-19
• 2.2.1 双馈感应发电机组数学模型15-16
• 2.2.2 转子侧变流器控制系统建模16-17
• 2.2.3 网侧变流器控制系统建模17-18
• 2.2.4 双馈风力发电并网系统LVRT建模18-19
• 2.3 永磁直驱风力发电并网系统建模19-23
• 2.3.1 永磁直驱同步发电机组数学模型19-21
• 2.3.2 机侧变流器控制系统建模21-22
• 2.3.4 永磁直驱风力发电并网系统LVRT建模22-23
• 2.4 光伏发电并网系统建模23-26
• 2.4.1 光伏电池数学模型23-25
• 2.4.2 光伏发电并网系统LVRT建模25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 UHVDC输电系统建模27-34
• 3.1 哈密-郑州±800KV UHVDC输电工程介绍27
• 3.2 哈-郑UHVDC输电一次系统参数27-28
• 3.3 UHVDC输电系统数学模型28-30
• 3.4 UHVDC控制系统建模30-33
• 3.4.1 换流器控制30-32
• 3.4.2 换流变压器分接头控制32
• 3.4.3 交流滤波器控制32-33
• 3.5 本章小结33-34
• 第四章 风电/光伏特高压直流外送系统静态电压稳定性分析34-45
• 4.1 电力系统静态电压稳定分析方法34-35
• 4.2 风电/光伏特高压直流外送系统网架结构35-36
• 4.3 不同无功有效短路比（QESCR）对静态电压稳定性的影响36-40
• 4.4 不同换流站无功配置方案对外送系统静态电压稳定性的影响40-43
• 4.4.1 单极运行情况下换流站无功配置研究40-42
• 4.4.2 双极运行情况下换流站无功配置研究42-43
• 4.5 本章小结43-45
• 第五章 风电/光伏特高压直流外送系统暂态电压稳定性分析45-63
• 5.1 交流线路短路故障对外送系统暂态电压稳定性的影响45-50
• 5.1.1 750KV线路N-1 故障对外送系统暂态电压稳定性的影响45-47
• 5.1.2 750KV线路N-2 故障对外送系统暂态电压稳定性的影响47-49
• 5.1.3 提高交流线路短路故障对外送系统暂态电压稳定性影响的措施49-50
• 5.2 风电/光伏不同LVRT特性对外送系统暂态电压稳定性的影响50-56
• 5.2.1 双馈风电场LVRT特性对外送系统暂态电压稳定性的影响51-52
• 5.2.2 永磁直驱风电场LVRT特性对外送系统暂态电压稳定性的影响52-53
• 5.2.3 光伏电站LVRT特性对外送系统暂态电压稳定性的影响53-55
• 5.2.4 对比分析55-56
• 5.3 风电/光伏功率波动对外送系统电压稳定性的影响56-61
• 5.3.1 不同风电功率波动率对外送系统电压稳定性的影响57-59
• 5.3.2 不同风火出力比例对外送系统电压稳定性的影响59-61
• 5.4 本章小结61-63
• 第六章 结论与展望63-65
• 6.1 结论63-64
• 6.2 展望64-65
• 参考文献65-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及参与项目69-70
• 致谢70-72

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