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风电与抽水蓄能互联系统稳定与控制

来源:论文学术网
时间:2024-08-18 19:05:54
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风电与抽水蓄能互联系统稳定与控制【摘要】:在风能资源利用中,由于风力发电机组的运行特性,风电比重的上升会带来电网的调峰、调频压力增大,电网无功负担加重,引起电压波动,电网长距离送电

【摘要】:在风能资源利用中,由于风力发电机组的运行特性,风电比重的上升会带来电网的调峰、调频压力增大,电网无功负担加重,引起电压波动,电网长距离送电技术要求和电网运行成本增大等影响,而抽水蓄能电站具有对负荷变化反应快速、调节灵活,调峰、填谷、调频、调相和事故备用的运行性能好等优越性。因此将风电与抽水蓄能互联系统协调运行能间接地将风电接入电网,或将多余的风电转换成水能存蓄起来,提高风能利用率的同时降低大比重风电对电网稳定性的影响,使风能资源得到最大化的开发利用。论文针对风电与抽水蓄能互联系统的稳定与控制在下面几个方面展开了研究: 首先简要阐述了风电与抽水蓄能互联系统研究背景、意义和基本概念,并对目前国外和国内学者对风电与抽水蓄能互联系统的研究现状做了重点介绍。 其次,对风电与抽水蓄能互联系统数学模型和含风电电力系统的潮流计算进行了研究。风力发电机组数学模型分别对风力机、轴系、桨距角控制、异步发电机进行了建模,抽水蓄能系统数学模型则分别针对其发电工况和抽水工况进行了建模。 接着,分别针对含有风电的无穷大系统、风电与抽水蓄能互联系统发电工况和抽水工况稳定性进行了详尽的小干扰特征值和状态变量参与因子分析,以评估风电机组对电力系统稳态运行的影响程度。在稳定分析中也针对风电接入电力系统后的静态稳定和暂态稳定性能,根据非线性数学模型进行单风电无穷大系统、风电与抽水蓄能互联系统发电工况和抽水工况在风速变化和网络故障情况下的时域仿真分析,以研究风电与抽水蓄能互联系统对电力系统稳定运行的动态影响。 最后,针对单风电无穷大系统桨距角,风电与抽水蓄能互联系统单桨距角控制和桨距角水门同时控制,利用线性最优控制理论和滑模变结构控制理论分别设计了桨距角和桨距角水门控制器,并仿真验证了两种控制器对于风速变化和短路故障皆具有良好的稳定控制性能。 【关键词】:风电 抽水蓄能 特征值分析 静态稳定 暂态稳定 线性最优控制 滑模变结构控制
【学位授予单位】:南京理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TV743
【目录】:
  • 摘要5-6
  • Abstract6-7
  • 目录7-9
  • 图表目录9-11
  • 1 绪论11-17
  • 1.1 研究的背景与意义11-12
  • 1.2 风电与抽水蓄能互联系统概述12-13
  • 1.2.1 风电特性和蓄能技术12-13
  • 1.2.2 风电与抽水蓄能互联系统优势13
  • 1.3 风电与抽水蓄能互联系统研究现状13-15
  • 1.4 论文的主要工作15-17
  • 2 风电与抽水蓄能互联系统数学模型17-25
  • 2.1 风力发电机组数学模型17-22
  • 2.1.1 风力机模型17-19
  • 2.1.2 轴系模型19-20
  • 2.1.3 桨距角控制模型20
  • 2.1.4 异步发电机模型20-22
  • 2.1.5 风力发电机群模型22
  • 2.2 抽水蓄能系统数学模型22-25
  • 2.2.1 发电工况模型22-24
  • 2.2.2 抽水工况模型24-25
  • 3 风电与抽水蓄能互联系统小干扰稳定分析25-44
  • 3.1 含有风电的电力系统潮流计算25-27
  • 3.2 小干扰特征值分析方法27-29
  • 3.3 电力系统低频振荡29-30
  • 3.4 单风电无穷大系统特征值分析30-34
  • 3.4.1 单风电无穷大系统线性化30-32
  • 3.4.2 单风电无穷大系统算例32-34
  • 3.5 风电与抽水蓄能互联系统特征值分析34-44
  • 3.5.1 风电与抽水蓄能互联系统线性化34-39
  • 3.5.2 风电与抽水蓄能互联系统算例39-44
  • 4 风电与抽水蓄能互联系统稳定仿真44-52
  • 4.1 单风电无穷大系统稳定仿真44-46
  • 4.1.1 静态稳定44-45
  • 4.1.2 暂态稳定45-46
  • 4.2 风电与抽水蓄能互联系统静态稳定46-49
  • 4.2.1 发电工况46-48
  • 4.2.2 抽水工况48-49
  • 4.3 风电与抽水蓄能互联系统暂态稳定49-52
  • 4.3.1 发电工况49-50
  • 4.3.2 抽水工况50-52
  • 5 风电与抽水蓄能互联系统控制52-77
  • 5.1 风电与抽水蓄能互联系统线性最优控制52-65
  • 5.1.1 线性最优控制理论52-54
  • 5.1.2 单风电无穷大系统桨距角线性最优控制54-56
  • 5.1.3 风电与抽水蓄能互联系统桨距角线性最优控制56-60
  • 5.1.4 风电与抽水蓄能互联系统桨距角与水门线性最优控制60-65
  • 5.2 风电与抽水蓄能互联系统滑模变结构控制65-76
  • 5.2.1 滑模变结构控制理论65-67
  • 5.2.2 单风电无穷大系统桨距角滑模变结构控制67-69
  • 5.2.3 风电与抽水蓄能互联系统桨距角滑模变结构控制69-72
  • 5.2.4 风电与抽水蓄能互联系统桨距角和水门滑模变结构控制72-76
  • 5.3 小结76-77
  • 6 总结77-78
  • 致谢78-79
  • 参考文献79-84
  • 附录84


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