风电并网无功电压控制策略研究

【摘要】：大规模风电并入电网给电力系统安全稳定运行带来挑战,随着风电容量在电力系统中所占比例不断扩大,其对电力系统的影响也越来越不容忽视。本文针对风电场无功电压稳定问题展开了一系列研究,提出了精确计及双馈风力发电系统损耗的潮流计算模型,并且在该模型的基础上采用小生境多目标粒子群算法,通过对无功补偿装置节点电压和双馈风电机组功率因数的改变对风电场进行无功优；最后,研究了双馈风力发电机和静止无功补偿器SVG在风速变化时进行无功调节的特点,并在此基础上讨论了含双馈风力发电机组的风电场无功控制策略。 介绍了双馈风力发电系统的基本概念和组成部分。其中包括变速恒频双馈风力发电系统的概述和双馈风力发电系统的各组成部件,包括风力机部分,双馈风力发电机部分和变流器部分的模型。双馈风力发电机模型中主要介绍了双馈风力发电机的稳态模型和能量流动,为之后的研究打下理论基础。 针对目前含双馈风机潮流计算无法精确计及双馈风机内部损耗的问题,建立了含双PWM变流器影响的双馈风力发电系统模型,通过同时考虑双馈风力发电系统功率的流动关系和双PWM变流器损耗对双馈风力发电系统的输出功率影响,实现了双馈风机内部损耗的精确计算。 由于双馈风力发电机组具有参与风电场无功调节的能力,在精确计及双馈风电机组系统损耗的潮流计算模型基础上,采用基于小生境多目标粒子群算法,通过对无功补偿装置节点电压和双馈风电机组功率因数的改变对风电场进行无功优化。 针对风能具有随机性、间歇性和不可调度性的特点,结合双馈风力发电机和静止无功补偿器SVG进行无功调节的特点,在此基础上讨论了含双馈风力发电机组的风电场无功控制策略。 【关键词】：双馈风力发电机 潮流计算 无功优化 小生境多目标粒子群算法 无功电压控制
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景9-10
• 1.2 课题研究意义10
• 1.3 国内外研究现状10-12
• 1.3.1 双馈风力发电机组的潮流计算研究现状10-11
• 1.3.2 含双馈风力发电机组的风电场无功优化研究现状11
• 1.3.3 含双馈风力发电机的风电场无功电压控制研究现状11-12
• 1.4 主要研究内容与组织结构12-13
• 1.5 本章小结13-14
• 第2章 变速恒频双馈风力发电系统概述14-20
• 2.1 变速恒频风力发电系统结构14
• 2.2 风力机模型14-15
• 2.3 交-直-交双PWM变流器模型15-16
• 2.4 双馈异步风力发电机模型16-19
• 2.4.1 双馈异步风力发电机介绍16-17
• 2.4.2 双馈异步风力发电机稳态模型17-18
• 2.4.3 双馈异步风力发电机能量流动18-19
• 2.5 本章小结19-20
• 第3章 精确计及双馈风电机组损耗的潮流计算方法20-29
• 3.1 双馈风力发电机组的损耗模型20-23
• 3.1.1 交-直-交双PWM变流器损耗模型20-21
• 3.1.2 考虑损耗的双馈异步风力发电系统模型21-23
• 3.2 精确计及双馈风电机组损耗潮流计算的模型23-24
• 3.2.1 双馈风力发电机控制方式的选择23
• 3.2.2 双馈风电发电系统在潮流计算中的处理23-24
• 3.2.3 双馈风电发电系统潮流计算步骤24
• 3.3 算例分析24-27
• 3.3.1 算例描述24-25
• 3.3.2 参数设定25-26
• 3.3.3 结果分析26-27
• 3.4 本章小结27-29
• 第4章 基于小生境多目标粒子群算法的含双馈风机的风电场无功优化29-41
• 4.1 含双馈风力发电机的风电场无功优化29-30
• 4.1.1 目标函数29-30
• 4.1.2 约束条件30
• 4.2 基于场景分析法的风电场无功优化30-31
• 4.3 基于粒子群算法的含双馈风力发电机的风电场无功优化31-35
• 4.3.1 粒子群优化算法简介31-33
• 4.3.2 算例分析33-35
• 4.4 基于小生境多目标粒子群算法的无功优化35-40
• 4.4.1 多目标优化算法简介35-36
• 4.4.2 小生境多目标粒子群优化算法简介36
• 4.4.3 小生境多目标粒子群算法流程36-38
• 4.4.4 结果分析38-40
• 4.5 本章小结40-41
• 第5章 含双馈风机的风电场动态无功电压控制41-55
• 5.1 风电场无功补偿装置41-43
• 5.1.1 并联电容器组41-42
• 5.1.2 静止同步补偿器42-43
• 5.2 风电场无功补偿容量计算43-47
• 5.3 仿真分析47-54
• 5.3.1 仿真模型47-50
• 5.3.2 结果分析50-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第6章 总结与展望55-56
• 6.1 总结55
• 6.2 展望55-56
• 参考文献56-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果60-61
• 致谢61

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