大规模风电接入电网的电压稳定性及控制技术研究

【摘要】：风力发电技术作为目前技术最成熟、商业开发价值最高的新型发电技术，近几年得到了快速发展，并且在未来也必将保持一个高速的发展。风能作为绿色能源所带来的环境效益是巨大的，但是风力具有波动性、随机性等特点，其可控性与可调度性与传统的火电、水电相比较都较差，大规模风电并网会对电网的电压稳定性造成很大的影响。随着风电的飞速发展，其对电网影响的研究已经刻不容缓。 本文以国内风电并网容量很大的某一实际电网为研究对象，对大规模风电场接入电网后的静态电压稳定性和暂态电压稳定性分别进行分析，研究的具体内容如下： (1)分析建立了双馈型风机的风力发电系统的数学模型，在此基础上研究双馈风力发电机转子侧变流器以及网侧变流器的控制策略。 (2)从静态稳定性以及暂态稳定性两个方面对电压失稳的机理进行分析研究。研究PV曲线与VQ曲线；对电压稳定性的分析方法、分析指标和判别依据等内容进行理论研究。 (3)采用PSASP软件对国内某实际电网进行建模，对其静态电压稳定性进行应用分析。通过计算该实际电网在接入风电场与不接入风电场两种情况下的负荷裕度，研究大规模风电并网对系统电压的影响，以便选取有效的解决措施。 (4)运用BPA软件对某实际电网的暂态电压稳定性进行计算分析。研究风速变化和系统短路故障两种常见扰动情况下电网电压的分布及变化。分析了SVC、STATCOM两种动态无功补偿设备在系统遭受扰动时对暂态电压稳定性的补偿作用及效果。 【关键词】：风力发电 双馈风机 静态电压稳定性 暂态电压稳定性 无功补偿
【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】：TM712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-15
• 1.1 课题研究的背景及意义9-10
• 1.1.1 课题研究背景9-10
• 1.1.2 课题研究意义10
• 1.2 风力发电的现状10-12
• 1.2.1 世界风力发电的现状10-11
• 1.2.2 我国风力发电的现状11-12
• 1.3 电压稳定性研究历史与现状12-13
• 1.4 课题研究现状13-14
• 1.5 本文研究的主要内容14-15
• 第2章 风力发电系统的数学模型15-27
• 2.1 引言15
• 2.2 风力机的数学模型15-19
• 2.2.1 风能向机械能的转换15-17
• 2.2.2 风力机的功率特性17-19
• 2.3 双馈感应发电机的数学模型及控制策略19-26
• 2.3.1 双馈感应发电机基本结构19
• 2.3.2 三相静止坐标系下双馈风机的数学模型19-21
• 2.3.3 两相同步旋转坐标系下双馈风机的数学模型21-22
• 2.3.4 转子侧变流器的控制策略22-24
• 2.3.5 网侧变流器的数学模型及控制策略24-26
• 2.3.6 直流母线的数学模型26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 电力系统电压稳定性分析27-41
• 3.1 电压失稳的机理27-29
• 3.1.1 电压失稳的静态机理27-28
• 3.1.2 电压失稳的动态机理28-29
• 3.2 电压稳定性的静态分析29-39
• 3.2.1 PV 曲线与 VQ 曲线29-33
• 3.2.2 电压稳定性静态分析方法33-37
• 3.2.3 电压稳定性静态分析指标37-39
• 3.3 电压稳定性的暂态分析39-40
• 3.3.1 暂态电压稳定性的分析方法39
• 3.3.2 暂态电压稳定性稳定判据39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 风电并网对静态电压稳定性影响的实例分析41-49
• 4.1 仿真系统描述41-43
• 4.2 电压稳定性的负荷裕度43
• 4.3 电网 U-Q 灵敏度分析43-44
• 4.4 提高静态电压稳定性的技术措施44-48
• 4.4.1 配备无功补偿设备44-46
• 4.4.2 提高发电机机端电压46-48
• 4.5 本章小结48-49
• 第5章 风电并网对暂态电压稳定性影响的实例分析49-56
• 5.1 风速变化时无功设备的作用49-51
• 5.2 短路故障时无功设备的作用51-55
• 5.2.1 单相短路故障52-53
• 5.2.2 三相短路故障53-55
• 5.3 本章小结55-56
• 第6章 结论与展望56-58
• 参考文献58-61
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果61-62
• 致谢62

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