大规模风电基地的无功功率优化控制研究

【摘要】：“十二五”规划中,明确要求我国对能源产业进行深度变革,发展安全、经济、清洁的新型能源,风电作为新能源中发展最成熟产业,在我国得到了飞速发展。我国风电资源比较集中,而且处于电网末端,需要进行远距离输送到负荷中心。由于风力发电机为异步发电机,在发出有功的同时需要吸收无功,多个风电场形成大规模风电基地接入电网,无功电压的问题将成为首要的问题。 本文从风力发电的基本单元—风力发电机出发,首先建立了主流机型双馈感应风力发电机的数学模型,并在此基础上分析了其无功能力,为大规模风电基地的无功功率优化奠定了基础。 针对由双馈风力发电机构成的、含有SVC的风电场,提出一种无功功率优化策略,该策略主要是双馈风力发电机配合SVC进行控制,使风电场并网点电压可以自动跟踪目标电压,并由此为基础对风电场内部的无功功率进行优化,充分利用和协调风电场的无功设备,保证风电场内部节点电压稳定。并将该策略应用到北京四方公司CSC-800W风电场功率控制系统中,用实例进行了仿真验证。 对于由多个风电场汇集形成的大规模风电基地,提出一种区域性的协调控制策略,该策略以控制风电场汇集变电站的母线电压跟踪调度指令为基础,综合协调各个风电场的无功功率,使各个风电场可以相互支援,从而稳定区域内各个风电场电压,优化大规模风电基地的无功功率。并基于该策略开发风电集群无功电压协调控制系统,结合吉林通榆地区的大规模风电基地,说明了该系统可以辅助调度主站完成对大规模风电基地的无功电压控制。 【关键词】：无功电压 无功功率协调控制 风电场 大规模风电基地 控制系统
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-18
• 1.1 选题背景及意义9-12
• 1.2 风电系统研究现状12-17
• 1.2.1 风力发电系统发展状况12-15
• 1.2.2 风电场无功控制存在问题15-16
• 1.2.3 选题意义16-17
• 1.3 本文主要工作17-18
• 第二章 双馈风力发电机模型及无功能力分析18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 DFIG的数学模型18-22
• 2.2.1 三相静止坐标系中的DFIG数学模型18-20
• 2.2.2 同步旋转坐标系中的DFIG的数学模型20-22
• 2.3 DFIG的无功能力分析22-27
• 2.3.1 DFIG的功率控制模型22-24
• 2.3.2 DFIG定子侧无功功率极限24-25
• 2.3.3 网侧变换器的无功极限25-26
• 2.3.4 DFIG的无功极限分析26-27
• 2.4 小结27-28
• 第三章 双馈风电场的无功功率优化控制28-45
• 3.1 风电场无功电压控制的基本要求28-29
• 3.2 风电场无功功率控制系统29-30
• 3.3 双馈风电场的无功功率优化控制策略30-39
• 3.3.1 风电场无功电压控制的基本思想30
• 3.3.2 风电场无功电压控制的目标30-31
• 3.3.3 风电场无功电压控制的整体策略31-32
• 3.3.4 风电场目标总无功Q_(target)计算32-34
• 3.3.5 风电场无功功率分配策略研究34-39
• 3.4 算例与仿真39-44
• 3.4.1 CyberControl组态软件39
• 3.4.2 CSC-800W风电功率控制系统39-41
• 3.4.3 算例41-44
• 3.5 小结44-45
• 第四章 大规模风电基地的无功功率优化控制45-57
• 4.1 引言45
• 4.2 大规模风电基地(风电场集群)无功控制45-46
• 4.3 风电集群协调控制系统的主要功能46-49
• 4.3.1 信息交互46-48
• 4.3.2 主要功能48-49
• 4.4 大规模风电基地无功电压协调控制策略49-54
• 4.4.1 风电场汇集变电站无功电压控制49-50
• 4.4.2 风场集群控制系统对风电场的无功电压控制50-54
• 4.5 算例与仿真54-56
• 4.5.1 算例说明54-55
• 4.5.2 算例仿真55-56
• 4.6 小结56-57
• 第五章 结论与展望57-59
• 5.1 结论57-58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果62-63
• 攻读硕士学位期间参加的科研工作63-64
• 致谢64-65
• 作者简介65

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