考虑一次调频需求的风电有功控制研究

【摘要】：风电在解决能源危机和环境污染方面的积极作用逐步凸显,但是风电出力的不确定性和波动性也会给电力系统有功平衡,频率稳定带来不良影响。本文重点从风电机组、风电场两个角度研究不同风速工况情形下参与一次调频的有功控制策略问题。首先,分析了DFIG风电机组的有功控制特性,基于风力机侧有功控制这一研究目标,由于发电机变频器控制的时间远远小于风力机桨距角控制的时间,因此可以简化这一部分控制系统,忽略延迟时间,建立了适合分析定风速工况下风电机组有功控制的机理模型。其次,对于风电机组参与一次调频的控制策略的研究,考虑了风速的不可控这一特点,将其作为风电机组是否能参与一次调频的条件之一,建立了基于风速和频率偏差两个因素的判断机制。提出了与该机制相对应的风电机组一次调频的协调控制技术,完善了风电机组参与一次调频的策略。并在之前建立的模型基础上研究各因素对风电机组一次调频能力的影响。对于考虑一次调频需求的风电机组本身的有功控制,为了更好的研究实际风速工况下风电机组对目标功率的有效追踪,首次提出将风电机组在平衡点的集合即平衡流形处泰勒展开,构建基于平衡流形的展开模型并通过实测数据辨识获得了高风速段的风电机组平衡流形展开模型,并在此模型的基础上建立功率跟踪控制,控制效果良好。从风电场的角度,考虑经济性,提出将风电场内风电机组划分为充分参与一次调频与辅助参与一次调频两类机组,并建立了判断机制来调度二者的一次调频。 【关键词】：风电机组 一次调频 平衡流形展开模型 风电场 有功控制
【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
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-11
• 1.2 国内外研究现状及分析11-15
• 1.2.1 风电机组发展现状概述11
• 1.2.2 风电机组控制技术研究现状11-13
• 1.2.3 风电参与一次调频的研究现状13-15
• 1.3 本文主要研究内容15-16
• 第2章 风电机组有功控制机理模型的建立16-27
• 2.1 引言16
• 2.2 风电机组数学机理模型的建立16-26
• 2.2.1 风能转化系统各部分的特性分析17-24
• 2.2.2 用于分析风电机组有功控制机理模型的建立24
• 2.2.3 研究风电机组有功控制的仿真验证24-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第3章 风电机组参与一次调频控制策略研究27-36
• 3.1 引言27
• 3.2 风电机组参与一次调频的控制总策略制定27-29
• 3.3 风电机组参与一次调频控制方式的研究29-32
• 3.3.1 最优功率跟踪下的控制方式30-31
• 3.3.2 次优功率跟踪下的控制方式31-32
• 3.4 风电机组参与一次调频的协调控制技术的研究32-33
• 3.5 影响风电机组一次调频能力的各影响因素分析33-35
• 3.6 本章小结35-36
• 第4章 变风速下风电机组一次调频的有功跟踪控制36-52
• 4.1 引言36
• 4.2 风电机组平衡流形展开模型的建立36-50
• 4.2.1 平衡流形展开模型的分析36-38
• 4.2.2 风力机平衡流形展开模型结构的建立38-40
• 4.2.3 基于实测数据的风力机平衡流形展开模型辨识40-42
• 4.2.4 实际的风力机的平衡流形展开模型的辨识实验42-50
• 4.3 基于风电机组平衡流形展开模型的控制研究50
• 4.4 本章小结50-52
• 第5章 风电场参与电力系统一次调频策略研究52-63
• 5.1 引言52
• 5.2 风电场参与一次调频的整体方案设计52-54
• 5.3 风火联合参与一次调频的数学模型的建立54-55
• 5.4 风电场控制策略的仿真分析验证55-62
• 5.4.1 低风速恒为 10m/s的工况55-59
• 5.4.2 高风速恒为 15m/s的工况59-62
• 5.5 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果68-70
• 致谢70

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