大规模风电脱网后地区电网应急调度策略研究

【摘要】：随着风力发电在我国电网中并网规模的不断扩大,与传统能源不同,由于其具有随机性、间歇性以及反调峰特性给电力系统的运行与控制带来了负面的影响。与传统的并入配电网的分布式风力发电不同,大规模风电是将许多风力发电机组经过汇集以后,与220kV及以上电压等级的输电网并接。这种采用集中并网模式的大规模风电场一旦脱网,存在电压和频率的控制问题。如何选择大规模风电场脱网后地区电网的电压和频率应急调度策略是影响系统稳定性的关键问题。针对上述问题,本文的主要工作如下： 首先,介绍了近年来国内风电脱网事故,重点阐述了2011年4起大规模风电机组脱网事故,分析并总结了大规模风电脱网事故频发的原因,研究了现阶段国内外电力系统的应急调度策略现状。 研究了含风电地区电网应急策略管理体系是提出大规模风电脱网应急调度策略的重要内容。本文将应急策略管理体系与含风电的电力系统实际情况相结合,应急策略管理体系与电力系统运行状态相对应,分析并确立了大规模风电脱网应急管理的目标、阶段和内容。基于正常安全运行状态的电力系统数学模型,提炼了支撑大规模风电脱网应急调度策略的关键理论。 其次,建立了含风电场的等值模型。介绍了广东某地区电网的概况,结合论文研究及该地区电网的实际情况,采用了基于运行情况下的潮流解和网络拓扑理论,建立区域外网简化等值模型,其静态性能与实际系统相匹配,同时也具备较好的动态响应。并在DigSILENT/PowerFactory仿真软件上搭建了含风电场的广东某地区电网的仿真模型。采用了可能性概率指标Lik(S)、严重度指标Sev(S)、综合性风险指标Risk,在DigSILENT/PowerFactory仿真软件上对含风电场的广东某地区电网分别进行夏季大方式和冬季小方式的N-1静态安全分析,挖掘风电区域系统薄弱点,丰富了预想事故集。 最后,在N-1静态安全分析基础上,以预想事故集中风险最高的薄弱点进行了大规模风电脱网的暂态仿真分析,提出无功电压应急调度策略,算例结果证明了所提策略的可行性。 【关键词】：风电 脱网 静态安全分析 应急策略 低频减载
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614;TM73
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-10
• Contents10-14
• 第一章 绪论14-21
• 1.1 课题背景及意义14-17
• 1.2 研究现状17-20
• 1.2.1 国外电网的应急调度策略研究现状17-18
• 1.2.2 国内电网的应急调度策略研究现状18-20
• 1.3 本文的主要工作20-21
• 第二章 地区电网应急调度策略体系21-27
• 2.1 引言21-22
• 2.2 电力系统应急调度的基本概念22-23
• 2.2.1 电力突发事件22
• 2.2.2 电力系统应急调度22-23
• 2.3 电力系统运行状态控制与分析23-25
• 2.3.1 电力系统安全控制23-24
• 2.3.2 电力系统运行状态24-25
• 2.4 电力系统运行状态数学模型25-26
• 2.4.1 电力系统运行状态等式约束条件25
• 2.4.2 电力系统运行状态不等式约束条件25-26
• 2.5 本章小结26-27
• 第三章 风电场脱网特性分析27-33
• 3.1 DFIG等值数学模型27-28
• 3.2 风电场等值模型28-29
• 3.3 风电地区外网等值数学模型29-30
• 3.4 电脱网特性分析30-32
• 3.4.1 电压特性30-31
• 3.4.2 频率特性31-32
• 3.5 本章小结32-33
• 第四章 风电脱网后地区电网的应急调度策略33-40
• 4.1 静态安全分析指标33-34
• 4.1.1 可能性概率指标Lik(S)34
• 4.1.2 严重度指标Sev(S)34
• 4.1.3 综合性风险指标Risk34
• 4.2 电气设备概率模型34-36
• 4.2.1 同步发电机概率模型34-35
• 4.2.2 输电线路概率模型35
• 4.2.3 负荷概率模型35-36
• 4.2.4 双馈风力发电机概率模型36
• 4.3 静态安全风险评估技术方案36-38
• 4.4 无功电压应急调度策略38-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第五章 应急调度策略仿真研究40-61
• 5.1 DIgSILENT/PowerFactory软件简介40-41
• 5.1.1 DIgSILENT/PowerFactory软件功能与特点40-41
• 5.1.2 DIgSILENT/PowerFactory软件在风电领域的特点41
• 5.2 2013年广东某地区含风电场电网简介41-43
• 5.2.1 电网结构41-42
• 5.2.2 电源概况42
• 5.2.3 负荷概况42
• 5.2.4 风电运行概况42-43
• 5.2.5 应急管理体系存在的问题及建议43
• 5.3 含风电场区域的电网断面N-1分析43-46
• 5.3.1 冬季小方式下断面N-1分析44
• 5.3.2 冬季小方式下接入最大风机容量断面N-1分析44-45
• 5.3.3 夏季大方式下断面N-1分析45
• 5.3.4 夏季大方式下接入最大风机容量断面N-1分析45-46
• 5.4 220kV网络静态安全分析46-51
• 5.4.1 冬小方式下N-1静态安全分析46-47
• 5.4.2 冬小方式下接入最大风机容量N-1静态安全分析47-48
• 5.4.3 夏季大方式下N-1静态安全分析48-50
• 5.4.4 夏大方式下接入最大风机容量N-1静态安全分析50-51
• 5.5 110kV网络静态安全分析51-53
• 5.5.1 冬小方式下N-1静态安全分析51
• 5.5.2 冬小方式下接入最大风机容量N-1静态安全分析51-52
• 5.5.3 夏季大方式下N-1静态安全分析52
• 5.5.4 夏大方式下接入最大风机容量N-1静态安全分析52-53
• 5.6 静态安全性的风险指标计算53-54
• 5.7 冬季小方式下大规模风电脱网暂态仿真研究54-57
• 5.8 基于应急调度策略下的大规模风电脱网暂态仿真研究57-60
• 5.9 本章小结60-61
• 结论与展望61-63
• 参考文献63-67
• 附表67-79
• 攻读学位期间发表论文79-81
• 致谢81

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