计及风电不确定性的电力系统潮流及暂态稳定分析

【摘要】：能源危机和环境问题是当今社会发展的两大难题,可再生能源的大规模开发有助于缓解人类面临的这两大问题。风力发电是其中最成熟、经济效益最好的可再生能源发电技术之一。大规模风电并网后,因风力资源自身的波动性、间歇性特点,以及风力发电过程中所带入的随机性,加之负荷的随机波动、发电机出力变化、故障等不确定性因素的存在,使得风电并网后对电力系统的安全稳定运行,尤其对电网的潮流分布和暂态稳定性产生了重要影响。研究、探讨计及风电不确定性的电网安全稳定问题具有重要意义。 本文通过大量文献阅读,对风电不确定性的电力系统的潮流及暂态稳定问题的研究现状进行了总结。从概率的角度出发,基于风速的随机特性,对大规模双馈型风电场并网后对电力系统的潮流和暂态稳定的影响进行了较为深入的研究和探讨,主要成果归纳如下： 研究了基于三点估计法的概率潮流计算方法,并将此计算方法引入到含双馈型风电场的电力系统概率潮流计算中。为此,建立了双馈型风电场、同步发电机以及负荷的随机模型,在此基础上研究双馈型风电场并网对系统潮流的影响。以IEEE10机39节点系统为算例,运用三点估计法计算双馈型风电场接入前后系统各节点电压和各支路功率的概率分布,并进行了分析比较。 本文还研究了风电不确定性对电力系统暂态稳定性的影响。为此,建立了双馈型风力发电机的动态模型,以及故障的概率模型。仍然以IEEE10机39节点系统为算例,基于风速的变化,运用蒙特卡罗法,计算计及风电不确定性条件下电力系统暂态稳定概率,并分析风电场输出功率变化对电力系统暂态稳定的影响；在此基础上进一步分析了风电穿透率对电力系统暂态稳定性的影响,并得出了一些有意义的结论。 【关键词】：风电 不确定性 点估计法 概率潮流 暂态稳定
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-20
• 1.1 研究背景和意义11-13
• 1.1.1 世界风电的现状和发展11-12
• 1.1.2 我国风电的现状和发展12-13
• 1.2 风力发电对电网的影响13-19
• 1.2.2 含风电系统的概率潮流研究现状14-17
• 1.2.3 含风电系统的暂态稳定研究现状17-19
• 1.3 本文的主要工作19-20
• 第2章 双馈型风力发电机的动态数学模型20-30
• 2.1 双馈型风力发电机的结构20-27
• 2.1.1 风轮机模型21-22
• 2.1.2 轴系传动系统模型22
• 2.1.3 DFIG模型22-25
• 2.1.4 换流器控制模型25-27
• 2.2 风电场出力的概率模型27-29
• 2.2.1 风速的概率模型27
• 2.2.2 风电机出力的概率模型27-29
• 2.3 风电场模型29
• 2.4 本章小结29-30
• 第3章 计及风电不确定性的电力系统概率潮流计算30-47
• 3.1 基于三点估计法的概率潮流的基本理论30-36
• 3.1.1 三点估计方法及相关数学基础31-32
• 3.1.2 Gram-Charlier展开级数32-33
• 3.1.3 随机潮流的计算模型33-36
• 3.2 基于点估计法随机潮流计算步骤36-38
• 3.3 算例分析38-46
• 3.4 本章小结46-47
• 第4章 计及风电不确定性的电力系统暂态稳定分析47-60
• 4.1 电力系统暂态稳定概述47-48
• 4.1.1 概率意义下暂态稳定性分析47
• 4.1.2 故障的概率模型和模拟47-48
• 4.2 仿真环境48-54
• 4.2.1 DSATools~(TM)软件环境介绍48-51
• 4.2.2 暂态稳定分析的评估指标51-54
• 4.3 风电输出不确定性对系统暂态稳定的影响54-59
• 4.3.1 仿真场景155-56
• 4.3.2 仿真场景256-57
• 4.3.3 仿真方案357-59
• 4.3.4 算例结果分析59
• 4.4 本章小结59-60
• 第5章 总结与展望60-62
• 5.1 全文总结60-61
• 5.2 展望未来61-62
• 参考文献62-66
• 附录A 同步发电机、励磁机以及PSS动态模型66-68
• 附录B IEEE 10机39节点系统参数68-71
• 致谢71-72
• 攻读学位期间发表论文情况72

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