风电并网技术在椒江大陈岛的应用及实践

【摘要】：人类有利用风能的悠久历史,现代风力发电产业化发展始于上世纪80年代初的美国加利福尼亚州,现已在全球范围内得到全面发展。风力发电具有环境友好、能量转换效率高、可开发容量大、全球通行等特点,并且有超过30多年的良好运行记录。随着全球气候持续变暖、能源危机、核泄漏危机等影响,无论是发达国家还是发展中国家都开始大力发展风电产业。 我国沿海地区风能资源丰富,而且距离电力负荷中心近,是我国风电发展的主要地区之一。椒江大陈岛即属我国海上风能资源丰富的典型地区,预计岛上的风能资源可利用容量超过百万千瓦；按岛上的实际地理分布及可安装风力发电机组的情况,当地规划在上、下大陈岛共安装风电装机容量约55兆瓦,其中Ⅰ期已建成、运行的风电装机容量为25.5兆瓦。 大型风电场地处偏远,风电场的运行对地方的环境和生态有影响,同时也对接入的电网系统的运行产生影响,主要包括：1)风力资源的随机性给电网调度和制定发电计划带来困难；2)对电网的潮流分布、网损、功角、频率以及电压稳定性产生影响；3)风电可能给配电网带来谐波污染、电压波动及闪变等影响。以上各项影响要求我们不仅要研究风电场对环境和生态的影响,同时也应研究风电并网的技术性影响,及对运行部门的规划和运行管理的影响。 本文针对大陈岛星星风电场的实际情况,即风电机组均采用浙江运达风力发电工程有限公司的WD49-750千瓦型号机组的前提下,主要研究以下三个方面内容：一、对系统的潮流分布影响；二、对无功优化和电压稳定性影响；三、对发电容量可信度和制定发电计划的影响。 结合大陈岛风电项目的运行实践,对以上各项研究课题的分析方法和计算结论进行比较,并对分析方法和计算模型进行优化；在保证风电机组并网正常运行的同时,也提高电网公司对风电场制定发电计划和调度管理的水平,为接下来的更大规模的海上风电场建设提供理论和实践基础。 【关键词】：大陈岛风电 潮流计算 无功优化和电压稳定 发电容量可信度
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-9
• 目次9-12
• 1 绪论12-25
• 1.1 课题研究的背景及意义12-23
• 1.1.1 风能利用历史12
• 1.1.2 全球风电产业的发展现状12-16
• 1.1.2.1 欧洲风电发展现状14-15
• 1.1.2.2 北美洲风电发展现状15
• 1.1.2.3 亚洲风电发展现状15
• 1.1.2.4 澳洲风电发展现状15-16
• 1.1.2.5 南美洲风电发展现状16
• 1.1.2.6 非洲风电发展现状16
• 1.1.3 我国风力资源分布、风电产业发展及展望16-22
• 1.1.3.1 我国风能分布情况16-17
• 1.1.3.2 我国风电产业发展概况17-19
• 1.1.3.3 风力发电存在的问题19-21
• 1.1.3.4 我国风电产业展望21-22
• 1.1.4 椒江大陈岛的概况22-23
• 1.2 异步风电机组并网概述23-25
• 2 电力系统潮流计算25-55
• 2.1 电力系统潮流计算概论25-33
• 2.1.1 电力系统潮流计算概述25-29
• 2.1.1.1 潮流计算的发展史26
• 2.1.1.2 电力系统潮流计算的任务和用途26-27
• 2.1.1.3 潮流计算的几种计算机算法27-28
• 2.1.1.4 潮流计算的其他算法28-29
• 2.1.1.5 潮流计算的特点29
• 2.1.2 潮流计算的数学模型29-31
• 2.1.3 Newton法解潮流方程31-32
• 2.1.4 潮流计算的流程32-33
• 2.2 电力系统潮流计算原理33-41
• 2.2.1 电力网络方程33-35
• 2.2.2 潮流计算的数学模型35-36
• 2.2.3 求解线路功率36-37
• 2.2.4 牛顿法解潮流方程37-39
• 2.2.5 节点导纳矩阵的形成39-41
• 2.3 牛顿—拉夫逊法潮流计算实例和运行对比41-54
• 2.3.1 数据文件结构41-42
• 2.3.2 大陈输变电工程算例原始输入数据42-49
• 2.3.2.1 母线数据42-43
• 2.3.2.2 负荷数据43
• 2.3.2.3 发电机数据43-45
• 2.3.2.4 非变压器支路数据45
• 2.3.2.5 变压器数据45-49
• 2.3.3 潮流计算结果49-52
• 2.3.3.1 节点电压及各节点功率50-51
• 2.3.3.2 平衡节点功率51
• 2.3.3.3 PV节点功率51-52
• 2.3.3.4 线路功率52
• 2.3.4 系统运行结果52-54
• 2.3.4.1 线路功率数据52
• 2.3.4.2 节点电压数据52-54
• 2.4 小结54-55
• 3 无功优化和电压稳定性研究55-77
• 3.1 研究分布式电源对配电网无功调压的意义55-56
• 3.2 分布式发电对电力系统的影响56-60
• 3.3 分布式电源在配电网中的模型及其影响60-65
• 3.4 计及分布式发电的配电网无功优化方法的研究65-73
• 3.5 接入分布式电源的电网无功优化的算例和分析73-76
• 3.6 小结76-77
• 4 容量可信度、发电计划与调度77-90
• 4.1 发电容量可信度研究方法概述77-78
• 4.2 解析法简介78
• 4.3 蒙特卡洛仿真法研究78-85
• 4.3.1 风电场发电模型80-81
• 4.3.1.1 风力模型80-81
• 4.3.1.2 风机与风电场模型81
• 4.3.2 风电的发电容量可信度81-83
• 4.3.2.1 评价指标81-82
• 4.3.2.2 发电容量可信度82
• 4.3.2.3 可靠性指标计算82-83
• 4.3.3 评估流程83
• 4.3.4 算例83-85
• 4.3.4.1 算例简介83-84
• 4.3.4.2 计算结果84-85
• 4.4 椒江电网风电场容量可信度的分析85-87
• 4.5 并入风电场的椒江电网调度和发电计划制定87-88
• 4.6 小结88-90
• 5 结论与展望90-92
• 参考文献92-95
• 作者简介95

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