无功补偿对风电并网系统的电压稳定性影响的研究

【摘要】：随着人们环保意识的增强，风能作为一种清洁的可再生能源，受到了世界各国的高度重视，风力发电已成为各国能源发展战略的重要方向。随着风电比重的日益增加，风电对电网的影响日益严重，其中，风电系统的电压稳定问题是风电场并网运行最受关注的问题之一,解决电压稳定问题直接有效的方法就是进行无功补偿。作为无功补偿领域中的最新技术静止同步补偿器STATCOM(Static Synchronous Compensator)，具有响应速度快，稳定性好，无功输出连续等优点，适合用来对风电并网系统进行动态无功补偿，提高风电接入系统的电压稳定性。 本文首先对双馈感应风力发电机组的风速模型、风力机、发电机和变流器结构、潮流计算模型和工作原理进行分析，搭建了各部分d-q同步旋转坐标系下的数学模型。选择静止无功补偿器STATCOM作为动态无功补偿设备，建立了d-q坐标系下的数学模型，采用了基于矢量控制的前馈解耦控制策略，简述了其进行无功补偿的工作原理，在MATLAB/SIMUlink仿真平台上建立了含STATCOM的双馈感应风力发电机组并网模型。 然后以风电接入IEEE-9节电系统为例，以较大限度地提高系统的静态电压稳定性为目标，基于无功裕度指标，采用STATCOM最佳安装地点的选择方法，确定其在系统中的安装位置以及无功补偿量，并以灵敏度指标为依据，验证了本文提出方法的正确性和有效性。最后对补偿后的系统进行仿真，结果表明STATCOM对提高风电并网系统的静态和暂态电压稳定性都有很好的作用。 【关键词】：风力发电 静止同步补偿器 无功补偿 静态电压稳定 暂态电压稳定
【学位授予单位】：东北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM714.3;TM614;TM712
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 绪论11-19
• 1.1 课题研究背景及意义11-13
• 1.1.1 国外风电产业发展概况11-12
• 1.1.2 国内风电产业发展概况12-13
• 1.2 风力发电技术发展概述13-14
• 1.3 课题相关研究的现状及存在问题14-17
• 1.3.1 风电并网系统电压稳定性的研究现状14-16
• 1.3.2 风电并网系统无功补偿的研究现状16-17
• 1.4 本文主要内容17-19
• 第2章 风力发电机组的数学模型19-35
• 2.1 风力发电机组的分类19-21
• 2.2 双馈感应风力发电机原理21-23
• 2.3 风力机的建模与分析23-27
• 2.3.1 风速模型23-24
• 2.3.2 空气动力学模型24-25
• 2.3.3 轴系模型25-26
• 2.3.4 桨距角模型26-27
• 2.4 双馈感应风力发电系统数学模型27-31
• 2.4.1 双馈感应风力发电机转子侧变流器数学模型27-29
• 2.4.2 网侧 PWM 变流器数学模型29-31
• 2.5 双馈感应风力发电机组的潮流计算31-34
• 2.5.1 风电场模型31-32
• 2.5.2 潮流求解方法32-34
• 2.6 本章小结34-35
• 第3章 风电并网系统无功补偿装置工作原理及数学模型35-48
• 3.1 风电并网系统常见无功补偿装置简介35-38
• 3.2 STATCOM 数学模型及工作原理38-43
• 3.2.1 STATCOM 数学模型38-41
• 3.2.2 STATCOM 工作原理41-43
• 3.3 STATCOM 控制策略43-45
• 3.4 STATCOM 参数选择45-47
• 3.5 本章小结47-48
• 第4章 STATCOM 在风电并网系统静态电压稳定性中的应用48-64
• 4.1 风电接入对系统静态电压稳定性的影响48-51
• 4.2 风电场接入系统静态电压稳定性分析方法51-53
• 4.2.1 P-V 曲线法51-52
• 4.2.2 V-Q 曲线法52-53
• 4.3 风电并网系统中 STATCOM 的最佳安装地点及容量确定53-58
• 4.3.1 风电并网系统电压稳定的约束条件54-56
• 4.3.2 风电并网系统无功补偿点的确定56-57
• 4.3.3 无功调整量的计算57-58
• 4.4 算例仿真与分析58-63
• 4.5 本章小结63-64
• 第5章 STATCOM 对风电并网系统暂态电压稳定性的影响64-72
• 5.1 暂态电压稳定性的分析方法64-65
• 5.2 风电接入对系统暂态电压稳定性的影响65-67
• 5.3 风电并网系统暂态电压稳定性的仿真与分析67-71
• 5.3.1 有无 STATCOM 对风电并网系统暂态稳定性的影响67-69
• 5.3.2 不同容量 STATCOM 对风电并网系统暂态稳定性的影响69-71
• 5.4 本章小结71-72
• 结论72-74
• 参考文献74-79
• 攻读学位期间取得的研究成果及发表的学术论文79-80
• 致谢80

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