电网接纳风电并网运行能力的研究

【摘要】：风能是一种绿色的、可再生的能源，风力发电方式是现代利用比较多的可再生能源发电之一。随着风力发电机组容量的增大，大规模风电并网的运行将会影响到电网的安全、稳定。因此，如何确定系统的风电穿透功率即系统可接受的最大风电装机容量已成为风力发电技术发展需要解决的重要课题。 论文基于PSCAD仿真环境，在验证所搭建双馈感应风力发电机模型正确性的同时，仿真揭示了双馈感应风力发电机的转子和背靠背PWM变流器在亚同步及超同步下的功率流动规律，即在考虑到交流励磁功率实际情形下，只有当双馈感应发电机的转速达到同步转速1.1倍以上时才会有滑差功率经背靠背PWM变流器流出发电机转子，流向风力发电机机端。提出根据电力系统静态频率特性实时估算电网接纳风电最大容量的方法。通过九节点电网模型和某地区实际电网模型的仿真计算，验证了在具有确定备用容量和负荷水平的电网，采用静态频率特性实时计算电网接纳最大风电容量是可行的。并指出在夜间或节假日负荷轻载时，电网总负荷水平或者说发电机组总出力相应降低，根据静态频率特性，电网通过频率特性可自动调节的有功功率△P相应减少，此时，若仍要保持相同的穿透功率极限，则需要提高电网中发电机的静态储备容量。 【关键词】：风力发电 双馈感应风力发电机 频率约束法 PSCAD 风电穿透功率
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 绪论9-18
• 1.1 选题背景及研究意义9-10
• 1.2 风力发电发展概况10-12
• 1.2.1 国外风电研究发展概况10-12
• 1.2.2 国内风电发展概况12
• 1.3 风电存在问题及技术难题12-17
• 1.3.1 风电并网存在问题12-14
• 1.3.2 风电并网技术要求14-15
• 1.3.3 风电并网对电压稳定性的影响15-16
• 1.3.4 风电并网运行计算的研究现状16-17
• 1.4 课题研究工作及意义17-18
• 第2章 电网接纳风电容量问题18-29
• 2.1 衡量风力发电规模的两个概念18-19
• 2.2 风电并网对电力系统的影响19-25
• 2.2.1 对电网的冲击20
• 2.2.2 对电网电压的影响20-21
• 2.2.3 对电网电能质量的影响21-22
• 2.2.4 对电力系统稳定性的影响22-25
• 2.3 基于电力系统静态频率特性的风电并网容量研究25-27
• 2.3.1 电力系统频率调整的概念和基本原则25
• 2.3.2 电力系统静态频率特性的概念25-26
• 2.3.3 基于电力系统静态频率特性的频率约束法分析研究26-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第3章 双馈风力发电机的建模仿真29-49
• 3.1 双馈感应风力发电机概况29-41
• 3.1.1 风力发电机的分类29-30
• 3.1.2 双馈感应风力发电机的构成和工作原理30-33
• 3.1.3 双馈感应风力发电机建模33-41
• 3.2 双馈风力发电机的仿真算例41-47
• 3.3 本章小结47-49
• 第4章 电网接纳风电的运行分析研究49-87
• 4.1 基于 PSCAD/EMTDC 的电网接纳风电主要仿真内容49-50
• 4.2 PSACD 下电网建模50-55
• 4.2.1 变压器在 PSCAD 中的模型50-51
• 4.2.2 输电线路在 PSCAD 中的模型51-53
• 4.2.3 发电厂在 PSCAD 中的模型53-54
• 4.2.4 负荷及无功补偿装置在 PSCAD 中的模型54-55
• 4.3 接入风电对电网的影响55-85
• 4.3.1 对风电并入某地区电网建模55-57
• 4.3.2 接入风电前后电网变化情况的仿真57-61
• 4.3.3 风电机组通过不同电压等级母线并入电网的仿真61-66
• 4.3.4 N-1 故障时风电并网对系统的影响66-71
• 4.3.5 风电接入不同负荷水平的仿真71-78
• 4.3.6 电网接纳风电最大容量的仿真78-85
• 4.4 本章小结85-87
• 第5章 结论与展望87-89
• 5.1 全文总结87-88
• 5.2 展望88-89
• 参考文献89-92
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况92-93
• 致谢93

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