STATCOM在风电并网系统电压稳定性中的应用研究

【摘要】：在当今传统能源日益缺乏的情况下，风力发电作为一种可再生的清洁能源被广泛关注，并得到了迅猛的发展。但随着风电规模在电网中所占比例的逐渐增加，风电对电网的影响也在日益加剧，主要表现为对电网电压稳定性的影响。静止同步补偿器STATCOM (StaticSynchronous Compensator)是目前无功补偿领域最新技术的代表，具有响应速度快，稳定性好，无功输出连续等优点，适合用来对系统进行无功补偿，提高系统的电压稳定性。本文将STATCOM引入风电系统，着重对含STATCOM的系统电压稳定性进行研究，主要内容包括： （1）熟悉了双馈异步风力发电机的稳态和动态数学模型，介绍了恒电压控制方式下的风电场节点在潮流计算中的处理方法。 （2）在分析了风电对电网的电压稳定性影响的基础上，提出了一种改进的节点电压稳定指标。该指标考虑了系统中与同一个节点相连的所有线路的潮流对该节点电压稳定的影响，可以准确的评估风电并网系统中各个节点的电压稳定性。 （3）以风电接入IEEE14节点系统为例，为了较大限度地提高系统的静态电压稳定性，基于上述节点电压稳定指标，采用STATCOM最佳安装地点的选择方法，确定了STATCOM在系统中的安装位置。然后以系统的最大负荷能力为依据，验证了改进的节点电压稳定指标的有效性。 （4）考虑风电接入IEEE14节点系统发生三相短路故障，分别对是否安装STATCOM和不同的STATCOM补偿容量时的系统进行暂态电压研究，比较分析了STATCOM在不同情况下对风电场暂态电压稳定性的补偿效果。 【关键词】：风力发电 STATCOM 静态电压稳定 最佳安装地点 暂态电压稳定
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-17
• 1.1 选题的背景8-9
• 1.1.1 能源危机与环境危机8-9
• 1.1.2 国内外风力发电的发展概况9
• 1.2 论文研究的目的和意义9-11
• 1.3 电力系统电压稳定性研究现状11-15
• 1.3.1 电压稳定性概述11-12
• 1.3.2 静态电压稳定性指标12-15
• 1.4 STATCOM 的研究历史与现状15-16
• 1.5 本论文主要工作16-17
• 第二章 风力发电机组的数学模型17-30
• 2.1 风速模型17-18
• 2.2 风力机系统模型18-20
• 2.2.1 风力机转矩模型18-19
• 2.2.2 传动系统模型19
• 2.2.3 桨距控制系统模型19-20
• 2.3 风力发电机组的分类20-22
• 2.4 双馈感应发电机模型22-26
• 2.4.1 双馈感应发电机的工作原理23
• 2.4.2 双馈感应发电机稳态数学模型23-24
• 2.4.3 双馈感应发电机动态数学模型24-26
• 2.5 双馈感应风电机组潮流计算模型26-28
• 2.6 双馈感应发电机控制系统模型28-29
• 2.7 本章小结29-30
• 第三章 风电并网系统静态电压稳定性分析30-39
• 3.1 风电并网静态电压稳定分析方法30-32
• 3.1.1 P-V 曲线法30-31
• 3.1.2 V-Q 曲线法31-32
• 3.2 连续潮流法32-35
• 3.2.1 连续潮流法的基本原理32-33
• 3.2.2 连续潮流法的数学基础33-35
• 3.3 风电接入对系统电压稳定性的影响35-37
• 3.4 节点电压稳定指标37-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第四章 STATCOM 对静态电压稳定性的控制39-48
• 4.1 STATCOM 的基本原理39-43
• 4.1.1 工作原理39-40
• 4.1.2 STATCOM 数学模型的建立40-42
• 4.1.3 STATCOM 的控制策略42-43
• 4.2 STATCOM 最佳安装地点的选择方法43-44
• 4.3 算例仿真与分析44-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 STATCOM 在暂态电压稳定性中的应用48-55
• 5.1 暂态电压稳定性的分析方法48-49
• 5.2 含双馈异步风电机组的风电场暂态特性分析49-50
• 5.3 风电并网系统暂态电压稳定性仿真分析50-54
• 5.3.1 有无 STATCOM 对风电场暂态电压稳定的影响51-52
• 5.3.2 不同容量的 STATCOM 对风电场暂态电压稳定的影响52-54
• 5.4 本章小结54-55
• 第六章 总结与展望55-56
• 参考文献56-58
• 附录1 IEEE14 母线测试系统58-60
• 附录2 攻读硕士学位期间撰写的论文60-61
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目61-62
• 致谢62

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