大规模风电并网对系统暂态稳定性的影响

【摘要】：随着风电装机容量的增加以及风电在电网中所占的比重不断提高,各种与风电相关的电力系统稳定、运行问题日益显现。尤其是我国提出大基地、大电网的大规模风电发展规划,风电场接入电网的电压等级越来越高,其输出功率的波动性和间断性对系统的影响将越来越明显,使得风电场对于电力系统的影响不断增大。 为了应对大规模风电的接入,确保风电接入后的电力系统运行的可靠性、安全性与稳定性,研究风电并网尤其是大规模风电并网对电力系统的影响有着重要的理论意义和实用价值。本文主要分析了大规模风电场并网之后对电力系统暂态稳定性的影响,主要研究内容包括： 首先,分别对定速异步风电机组和直驱永磁同步风电机组进行了建模分析。给出了风电机组的空气动力学模型和轴系模型；简单推导了异步发电机和永磁同步发电机在同步旋转坐标系下的动态方程；重点建立了直驱永磁风电机组变流器的数学模型,为接下来对风电场的暂态稳定性分析打下基础。 其次,对不同风电机组在电网故障时的动态特性进行了分析。在分析电网故障对异步发电机动态特性的影响的基础上,介绍了利用SVC改善其暂态稳定性的措施；分析了电网故障对直驱永磁风电机组变流器性能的影响,重点研究了变流器的解耦控制原理和相应的控制器模型,以及如何提高机组的低电压穿越能力。 再次,分析了由不同类型风电机组构成的单一类型风电场并网运行后对系统稳定性的影响。在对定速异步机风电场并网后的分析中,分析了三相短路故障时系统的暂态稳定性,并分析了风电场SVC装置对提高电网稳定性的作用；在对直驱永磁风电机组的分析中,对比分析了两种不同控制模式下风电场对电网稳定性的影响。 最后,对由定速异步风电机组和直驱永磁风电机组构成的混合风电场接入电网后的暂态稳定性进行了仿真分析。对直驱风电机组采用了一种无功功率协调控制策略,以充分利用其无功支持能力来满足整个风电场的无功需求,改善风电并网性能,降低风电成本。 【关键词】：风力发电 定速异步风电机组 直驱永磁同步风电机组 暂态稳定性 无功功率协调控制
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 引言10-11
• 1.2 风力发电的发展概况11-15
• 1.2.1 国内外发展现状11-13
• 1.2.2 风力发电技术的发展现状13-15
• 1.3 选题背景与意义15-16
• 1.4 本文的主要研究内容16-18
• 第2章 用于稳定性分析的风电机组模型18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 空气动力学模型18-20
• 2.3 轴系模型20-21
• 2.4 定速异步风力发电机组的动态数学模型21-23
• 2.5 直驱永磁风力发电机组的动态数学模型23-27
• 2.5.1 永磁同步发电机数学模型23-24
• 2.5.2 变流器数学模型24-27
• 2.6 小结27-28
• 第3章 电网故障时不同类型风电机组的动态特性28-43
• 3.1 引言28-29
• 3.2 定速异步风电机组的动态特性29-32
• 3.2.1 异步发电机的动态特性29-30
• 3.2.2 定速风电机组动态特性的改善措施30-32
• 3.3 直驱永磁同步风电机组动态特性32-42
• 3.3.1 电网故障对变流器性能的影响32-33
• 3.3.2 机侧变流器控制策略33-36
• 3.3.3 网侧变流器控制策略36-42
• 3.4 小结42-43
• 第4章 单一机型风电场并网的暂态稳定性分析43-53
• 4.1 引言43
• 4.2 仿真系统及稳定性指标43-45
• 4.2.1 仿真系统43-45
• 4.2.2 稳定判据45
• 4.3 定速异步机风电场接入后的暂态稳定分析45-49
• 4.3.1 线路三相短路故障下的稳定分析45-47
• 4.3.2 采用SVC装置对提高电网稳定性的作用47-49
• 4.4 直驱永磁机风电场接入后的暂态稳定分析49-52
• 4.4.1 恒功率因数控制模式下的暂态稳定性50-51
• 4.4.2 无功支持控制模式下的暂态稳定性51-52
• 4.5 小结52-53
• 第5章 混合机型风电场并网的暂态稳定性分析53-63
• 5.1 引言53
• 5.2 混合机型风电场无功功率的协调控制53-61
• 5.2.1 风电场的传统无功补偿配置54-55
• 5.2.2 直驱永磁风电机组的无功补偿能力55-58
• 5.2.3 利用直驱机组的无功功率补偿风电场的无功损耗58-59
• 5.2.4 简单系统的仿真分析59-61
• 5.3 混合机型风电场并网后的暂态稳定分析61-62
• 5.4 小结62-63
• 结论63-65
• 参考文献65-69
• 致谢69-70
• 附录A (读学位期间所发表的学术论文目录)70

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

通过串联制动电阻改善恒速异步发电机风电场的暂态稳定性    汤凡;刘天琪;李兴源;

应用于风电场的STATCOM的仿真研究    易鹏;李凤婷;

应用于风电场的STATCOM的仿真研究    易鹏;李凤婷;

基于并网型双馈感应发电机的风电场暂态稳定性研究    蔡彦涛;杨俊华;杨梦丽;汤琼;吴捷;

风电集中接入对电网影响分析    刘岱;庞松岭;

超导储能装置提高风电场暂态稳定性的研究    张占奎;王德意;迟永宁;李琰;王伟胜;

一种电力系统暂态稳定性快速实时预测方法    孙建华

应用人工神经网络进行电力系统暂态稳定性分析的新方法    唐巍,陈学允

交直流混合电力系统的暂态稳定分析方法    陈作兵,容亮

从发电机功角特性谈提高电力系统的暂态稳定    范岩;

考虑暂态稳定性约束的最优潮流    王俊;蔡兴国;朴在林;

电力系统暂态稳定预防控制研究综述    孙元章;杨新林;

靖边县龙洲乡风电场风能资源特征分析    何晓嫒;陈建文;王琦;雷杨娜;崔巍;

风电场并网布局对系统稳定性的影响研究    乔建强;杨水丽;陈江涛;李蓓;

大理电网风电接入的分析    袁蓉;

连云港沿海风电场近地层湍流强度特征分析    班欣;陈飞;祁欣;钱飞;曹开文;

沿海风电场近地层湍流强度特征分析    班欣;沙文钰;冯还岭;姜有山;祁欣;

沿海风电场近地层湍流强度特征分析    班欣;冯还岭;李中林;姜有山;祁欣;

河北建投新能源有限公司河北康保卧龙山风电场建设项目    

中水白城风电发展有限公司查干浩特风电场49．5MW建设项目    

风电并网又遭“弃风”尴尬    CUBN记者 陈文喜

江苏：建亚洲最大风电场    刘海

世界最大海上风电场在英启用    记者 王涛

象山风电建设风生水起    象山记者站 陈光曙　丁华 记者 王量迪

应加强风电场雷电监测评估和预警    中国气象局公共气象服务中心 杨振斌　姚雯

30万千瓦风电场开发项目落地双塔    记者 姜强

功率预测：风电场稳定并网的重要保证    北京国能日新控制系统技术有限公司总经理 雍正

三座风电场将接入山西电网    记者 张一龙　通讯员 王皑 林霞

驭风大西北    本报记者 蒋学林

东北电网建立风电场调度排序制度    记者 张真　张旭 通讯员 李群

交流励磁发电机稳定机理与控制方法的研究    于世涛

交直流并联输电系统动态安全域及其临界割集表示    樊纪超

参数不确定性和饱和非线性对电力系统稳定影响的研究    辛焕海

双馈风电机组的暂态行为及其对电力系统稳定性影响    郝正航

微分代数方程Hamilton系统及其在电力系统稳定控制中的应用研究    何斌

电力系统暂态稳定控制策略研究    兰洲

轨迹稳定性与时变因素分析    殷明慧

风电场动态等值建模方法研究    苏勋文

直驱式风电场动态等值建模研究    蔺红

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

大规模风电并网对系统暂态稳定性的影响    邵志敏

大型风电场并网暂态稳定性研究    赵璐璐

风电接入对系统暂态稳定的影响及低压穿越能力研究    曲艺

提高交直流互联系统暂态稳定的直流功率调制策略研究    卢岑岑

紧急直流功率支援对交直流系统暂态稳定性的影响    詹雨博

大型风电场并网对电力系统的影响研究    徐琼璟

飞轮储能系统提高配电网暂态稳定控制策略研究    郭燕

暂态稳定能量函数法的分析    董晓刚

负荷模型对电网暂态稳定性和输电能力的影响    陈萌

舰船综合全电力系统暂态稳定性分析及其仿真    李冬丽