风电建模及海上风电场并网规划原则研究

【摘要】：我国海上可开发的风能资源是陆上风能资源的3倍，海上风能资源的开发利用在我国有广阔的前景。相对于陆地风电，海上风电具有风资源优良、不占用土地资源、对环境影响小、可直接接入负荷中心就地消纳等优势。根据国家“十二五”可再生能源规划可以预测，未来几年我国海上风电将进入加速发展期。在这种背景下，研究海上风电并网对系统的影响以及相关的并网规划原则成为了一个迫切而重要的课题。 有关风电并网的现有研究工作主要集中在大规模陆上风电场并入高压电网后的运行控制问题的研究。对于风电并网的规划原则，尤其是针对海上风电并入地区电网的规划原则问题的研究比较缺乏。 论文主要研究风电建模技术及海上风电并入地区电网的相关规划原则，对于海上风电发展前景较大的沿海城市电网更科学地规划风电接入具有指导意义。 论文根据风机结构和运行特性建立了风电机组机电暂态模型，并通过与电磁暂态模型、BPA风机模型的理论和仿真对比分析，验证了机电暂态模型的适用性，及其对规划分析结论可信度的影响；基于珠海海上风电场的风资源实测数据分析，提出了适用于调压调频分析的近海风电场风速变化推荐模型和参数；基于风电机组机电暂态模型建立了含海上风电场的区域电力系统仿真系统，通过仿真分析正常风扰和额定出力切出两种情况下风电场并网对系统电压的影响，定量分析了风电场采取集中接入和分散接入时的最大并网容量，并仿真分析了分区电网负荷水平、风电场控制模式、动态无功补偿等因素对最大并网容量的影响，并由此提出了海上风电场接入电压等级和接入方式的规划原则。最后针对珠海电网大规模海上风电入网实际，利用机电暂态仿真BPA程序，评估不同接入方案对珠海电网安全运行的影响，验证了第四章分析的正确性与适用性。 【关键词】：风电并网 海上风电场 风机机电暂态模型 最大并网容量
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景与意义11-13
• 1.1.1 国内外风力发电发展状况11
• 1.1.2 海上风电的特点和发展趋势11-13
• 1.1.3 研究意义13
• 1.2 风电建模研究现状13-15
• 1.2.1 风力发电机组模型13-14
• 1.2.2 风电场等值建模14-15
• 1.3 风电接入对电力系统的影响研究现状15-17
• 1.3.1 风电接入对电能质量的影响15-16
• 1.3.2 风电接入后对功角稳定性的影响16
• 1.3.3 风电接入后对电压稳定性的影响16
• 1.3.4 风电接入后对频率稳定性的影响16-17
• 1.3.5 其它影响17
• 1.4 论文主要工作17-19
• 第二章 风电机组机电暂态建模19-29
• 2.1 变速恒频风力发电机组结构及特性19-21
• 2.2 变速双馈风电机组机电暂态模型21-27
• 2.2.1 风电机组机电暂态模型整体框图21
• 2.2.2 风力机及其控制系统模型21-25
• 2.2.3 变频器电气控制模型25-26
• 2.2.4 发电机和变流器模型26-27
• 2.3 变速永磁直驱风力发电机组机电暂态模型的异同27-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 风电并网对电网影响评估中的风电仿真模型的比较和研究29-53
• 3.1 三种风机模型理论对比分析29-34
• 3.1.1 风机电磁暂态模型和机电暂态模型对比分析29-33
• 3.1.2 自搭风机机电暂态模型和 BPA 风机模型对比分析33-34
• 3.2 三种风机模型仿真对比分析34-52
• 3.2.1 定功率因数模式下的风速扰动仿真34-48
• 3.2.2 定电压控制模式下的风速扰动仿真48-49
• 3.2.3 系统故障仿真49-52
• 3.3 本章小结52-53
• 第四章 海上风电场并网规划原则研究53-78
• 4.1 仿真系统及仿真条件53-60
• 4.1.1 仿真系统53-54
• 4.1.2 仿真条件54-60
• 4.2 单风电场接入电压等级及接入容量控制原则研究60-66
• 4.2.1 PCC 短路容量与单风场最大并网容量的关系60-62
• 4.2.2 风电场接入电网的电气距离与最大并网容量的关系62-64
• 4.2.3 负荷水平对最大并网容量的影响分析64
• 4.2.4 风电场功率因数对最大并网容量的影响分析64-65
• 4.2.5 风电场无功补偿配置研究65-66
• 4.3 多风电场接入方式及接入容量控制原则研究66-75
• 4.3.1 仿真系统66-68
• 4.3.2 电网接线方式对多风电场最大并网容量的影响68-69
• 4.3.3 多风电场接入方式及接入容量控制原则研究69-72
• 4.3.4 风电场并网容量组合对最大并网容量的影响分析72-73
• 4.3.5 负荷水平对最大并网容量的影响分析73
• 4.3.6 风电场功率因数对最大并网容量的影响分析73-74
• 4.3.7 风电场无功补偿配置研究74-75
• 4.4 近海风电场并网规划流程75-76
• 4.5 本章小结76-78
• 第五章 珠海桂山海上风电场实例仿真78-84
• 5.1 珠海桂山海上风电场简介78-79
• 5.2 电气计算主要原则79
• 5.3 潮流计算79-81
• 5.3.1 稳态潮流计算79
• 5.3.2 风速扰动下的潮流计算79-81
• 5.4 稳定计算81-83
• 5.5 本章小结83-84
• 结论与展望84-86
• 结论84-85
• 展望85-86
• 参考文献86-89
• 附录189-91
• 附录291-92
• 附录392-93
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果93-94
• 致谢94-95
• 附件95

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