大规模风电接入对电网电压稳定性影响的研究

【摘要】：随着能源问题和环境问题的日益凸现,世界各国都重新调整各自的能源策略,大力开发新能源。风能是一种取之不尽、用之不竭的可再生能源,风力发电因为技术比较成熟,可形成规模开发,近年来得到迅速发展。由于风力发电机组常采用不同于传统同步发电机组的发电技术,其稳态和暂态特性都与传统同步发电机组不同。大规模风电并网后,其对电网电压静态稳定性和暂态稳定性的影响研究是实现大规模风能利用的重要课题。 本文在DIgSILENT软件中建立完整的大规模双馈风电场并网仿真系统。其中电力系统采用10机39节点IEEE系统,风机采用双馈风力发电机,在进行电压静态稳定性分析时采用三阶模型,进行电压暂态稳定性分析时采用五阶模型。 本文主要研究在不同风场接入功率时,对电网电压稳定性的影响。主要从两个方面进行研究：对电压静态稳定性影响和对电压暂态稳定性影响。在研究大规模风场接入对系统电压静态稳定性影响时,利用模态分析法,分析不同风场接入功率系数下系统的模态,并得到当前条件下并网前和并网后的电压弱稳定区域。在在研究大规模风场接入对系统电压暂态稳定性影响时,以10机39节点系统典型模型为基础将其分成三个区域,研究在三个区域接入大规模风电时系统发生三相短路故障条件下电网电压的暂态稳定性。在三种风电接入功率条件下,每个区域设定一个短路点,分析几类条件下系统原有发电机出口电压及风电接入点电压的暂态稳定性的情况,得出不同风场接入功率下,对电网电压暂态稳定性影响的结论,并给出一些解决系统不稳定时的改善措施。 【关键词】：双馈风电场 DIgSILENT软件 电压静态稳定性 电压暂态稳定性
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TM614;TM712
【目录】：

• 目录5-7
• 摘要7-8
• Abstract8-9
• 插图索引9-11
• 附表索引11-12
• 第1章 前言12-19
• 1.1 课题背景及研究意义12-13
• 1.2 大规模风电接入对电网电压影响研究现状13-17
• 1.2.1 风电并网技术研究现状13-15
• 1.2.2 风电并网电网电压静态稳定性研究现状15-16
• 1.2.3 风电并网电网电压暂态稳定性研究现状16-17
• 1.3 本文的主要工作17-19
• 第2章 风力发电机组模型19-29
• 2.1 风力发电机组的概念19-20
• 2.2 双馈感应风力发电机建模20-24
• 2.2.1 双馈感应发电机五阶模型20-23
• 2.2.2 双馈风力感应电机的简化模型23-24
• 2.3 双馈感应风力机及控制24-25
• 2.3.1 空气动力学模型24
• 2.3.2 桨距角模型24
• 2.3.3 轴系模型24-25
• 2.4 转子侧变流器模型25-27
• 2.5 网侧变流器模型27-28
• 2.6 保护电路28
• 2.7 本章小结28-29
• 第3章 DIgSILENT软件中大规模双馈风电场并网系统的建立29-35
• 3.1 DIgSILENT软件介绍29-33
• 3.1.1 模型的建立过程29-31
• 3.1.2 潮流计算31-32
• 3.1.3 稳定性分析32
• 3.1.4 模态分析32-33
• 3.2 大规模双馈风场并网仿真系统建立33-34
• 3.2.1 IEEE 10机39节点系统建立33-34
• 3.2.2 双馈风电场系统建立34
• 3.3 本章小结34-35
• 第4章 大规模双馈风电场接入对电力系统静态电压稳定性影响分析35-43
• 4.1 风场并网电力系统静态态稳定性分析原理35-36
• 4.1.1 模态分析法35-36
• 4.2 大规模双馈风场并网电压静态稳定性分析36-42
• 4.2.1 风电机组接入功率系数为0.8时模态分析36-38
• 4.2.2 风电机组接入功率系数为1.0时模态分析38-40
• 4.2.3 风电机组接入功率系数为1.2时模态分析40-42
• 4.3 本章小结42-43
• 第5章 大规模双馈风电场接入对电力系统暂态电压稳定性影响分析43-54
• 5.1 线路三相短路条件下大规模风电场接入对电网电压暂态稳定性影响43-53
• 5.1.1 风电机组接入功率系数为0.8时电压暂态稳定性分析43-46
• 5.1.2 风电机组接入功率系数为1.0时电压暂态稳定性分析46-49
• 5.1.3 风电机组接入功率系数为1.2时电压暂态稳定性分析49-53
• 5.2 本章小结53-54
• 总结与展望54-55
• 参考文献55-58
• 致谢58-59
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录59-60
• 附录B 附表60-61

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