大规模风电并网系统安全稳定紧急控制策略的研究

【摘要】：在能源与环境的双重压力下,风电作为洁净的可再生能源受到世界范围内的广泛关注。但由于风能的高度随机性与波动性,大规模风电并网会对电力系统产生很大的影响,有时需要通过采取紧急控制策略使电网恢复稳定运行。 本论文基于DIgSILENT/PowerFactory仿真软件,以紧急控制策略作为研究对象,研究分析了风电对电力系统紧急控制策略的影响。首先,在乌昌电网的基础上,研究了电网侧发生扰动后的系统电压频率响应,比较分析了风电并网对紧急控制策略的影响。其次,研究分析了风电并入的新疆南部电网的部分薄弱环节,通过采取相应的紧急控制策略,使电网系统安全稳定运行；最后,采用减少系统发电容量的方式来适应风电注入功率大小,分析了风电场注入功率对系统电压频率稳定性及紧急控制策略的影响。 由本论文的研究结果可知,第一,在电网侧发生扰动时,不同类型的风电机组的频率响应特性不同,当频率发生变化时,恒速风机对频率可提供支持作用,而双馈风机的解耦控制使其对频率变化的影响较小：但从电压变化的角度来说,双馈感应电机通过对有功和无功的解耦控制,提高了电网的电压稳定性。当电网发生大扰动,在采取相同紧急控制策略的前提下,无论是双馈感应电机还是异步电机,都会增大电压和频率变化的最大值,使得采取策略后的的效果不如未接入风电时采取策略的效果。同时,风电接入会缩短母线电压和频率到达最大变化值的时间。第二,新疆南部电网网架薄弱,随着疆南、阿克苏、和田地区电网负荷不断增大,系统易发生攻角失稳、电压失稳和频率失稳。通过采取切负荷、解列电网的方式,可以使电网安全稳定运行；第三,随着风电注入功率的增加,恒速风电机组并网运行的频率偏差最低值是随着注入功率增加而增大的,而双馈感应电机却恰恰相反,它的频率偏差最低值是随着注入功率增加而逐渐减小的。在采取相同紧急控制策略的前提下,频率偏差最大值随着风电注入功率的增加而增加。 【关键词】：风电并网 电压稳定性 频率稳定性 攻角稳定性 紧急控制策略
【学位授予单位】：新疆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 绪论7-12
• 1.1 本课题研究的背景和意义7-8
• 1.2 国内外研究现状及发展趋势8-10
• 1.3 本课题研究的主要内容10-12
• 第二章 并网风电机组模型分析12-21
• 2.1 引言12
• 2.2 风力机通用模型12-16
• 2.3 普通恒速异步风力发电机基本结构和原理16-17
• 2.4 绕线式双馈变速异步风力发电机组17-21
• 2.4.1 绕线式双馈变速异步风力发电机基本结构与原理17-18
• 2.4.2 绕线式双馈变速异步风力发电机数学模型18-21
• 第三章 风电并网对稳定性及紧急控制策略影响的时域仿真21-31
• 3.1 引言21
• 3.2 仿真系统模型说明21
• 3.3 风电并网对稳定性影响的仿真结果及分析21-25
• 3.4 风电并网对紧急控制策略的影响的仿真结果与分析25-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第四章 大规模风电并网后的紧急控制策略的时域仿真31-52
• 4.1 引言31
• 4.2 新疆电网南部区域概况31-32
• 4.3 仿真系统模型说明32
• 4.4 仿真结果及分析32-50
• 4.4.1 220kv库兹线故障32-37
• 4.4.2 220kv兹苏一、二线故障37-39
• 4.4.3 220察库线故障39-42
• 4.4.4 220苏鹿线故障42-45
• 4.4.5 220kv鹿喀线45-47
• 4.4.6 220kv喀莎线47-49
• 4.4.7 220玉莎线49-50
• 4.5 本章总结50-52
• 第五章 风电注入功率大小对稳定性及紧急控制策略的影响52-63
• 5.1 引言52
• 5.2 仿真系统52-53
• 5.3 仿真设置53
• 5.4 风电注入功率大小对稳定性影响的仿真结果及分析53-57
• 5.4.1 恒速异步风电机组的仿真结果53-55
• 5.4.2 双馈感应风电机组的仿真结果55-56
• 5.4.3 仿真结果对比分析56-57
• 5.5 风电注入功率大小对紧急控制策略的影响的仿真结果分析57-62
• 5.6 本章总结62-63
• 第六章 结论与未来的工作63-65
• 6.1 全文总结63-64
• 6.2 未来的工作64-65
• 参考文献65-68
• 学习期间发表及参与发表的论文68-69
• 致谢69-71

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