风电并网电压稳定性研究

【摘要】：随着社会的不断发展,能源的消耗也在不断加剧,传统能源正逐步枯竭,以可再生能源为代表的新能源在电力系统中所占的比重越来越大。风力发电作为新能源发电技术中最成熟、最易大规模开发、最具商业发展前景的发电方式,越来越受到世界各国的关注。但是,由于风能的间歇性、随机性和不可调控性等特点,伴随着风电产业的不断发展和并网总装机容量的不断增大,风电并网对电力系统的安全稳定运行和电压稳定性的影响越来越突出。因此对风电并网的影响进行研究是十分必要的。 但是由于风力发电系统复杂的结构和多样化的控制方式,大规模风电的并网会对系统各方面都有影响,主要体现在对系统暂态的影响和静态的影响。本文主要研究风电并网对系统电压的影响,在风力发电机并网运行的动态特性和静态电压稳定性方面做了以下工作： 首先,在充分了解风力发电机的结构和分类后,选取双馈风力发电机作为研究对象。在对双馈风力发电系统工作原理和各个部分的数学模型进行深入研究的基础上,在MATLAB SIMUlink中分别建立了不同的模型风速和风速的组合模型、双馈风力发电场模型和双馈风力发电场并网模型,以及完整的双馈风力发电场并网动态模型。 其次,本文根据所建立的双馈风力发电场并网动态模型进行仿真,分析了双馈风力发电机组在正常运行状态、风速超过额定状态和电网线路发生接地短路故障时的电网电压等动态响应特性,分析在不同情况下,双馈风力发电机并网对电力系统暂态电压的影响；并验证了双馈风力发电机组在三相接地短路故障时的低电压穿越能力。 最后,对含双馈风力发电系统的电网静态电压稳定性分析方法进行了详细比较,结合常规电力系统潮流计算方法,确定了含双馈风力发电系统的电网潮流计算方法。根据所建立双馈风力发电场模型中风速和功率的关系,对含有风电场的EPRJ-36节点算例进行潮流运算,并在此基础上进行电压稳定性计算,通过灵敏度和稳定裕度分析方法对系统电压稳定性问题进行了分析研究。 【关键词】：风力发电 双馈异步发电机 潮流计算 电压稳定性
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614;TM712
【目录】：

• 摘要8-10
• ABSTRACT10-12
• 第1章 绪论12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 国内外风电的发展现状13-17
• 1.2.1 国外风力发电的发展现状13-15
• 1.2.2 我国风力发电发展现状及前景15-17
• 1.3 风电的优缺点17-18
• 1.3.1 风电的优点17-18
• 1.3.2 风电的缺点18
• 1.4 国内外研究现状18-19
• 1.5 本文的主要工作19-22
• 第2章 风力发电机组的分类22-26
• 2.1 引言22
• 2.2 风力发电系统分类22-24
• 2.2.1 恒速恒频风力发电系统22-23
• 2.2.2 变速恒频风力发电系统23-24
• 2.3 双馈异步发电机及其工作原理24-25
• 2.4 小结25-26
• 第3章 双馈异步发电机建模26-40
• 3.1 引言26
• 3.2 风速模型及仿真26-31
• 3.2.1 基本风27
• 3.2.2 阵风27-28
• 3.2.3 渐变风28-29
• 3.2.4 随机风29-30
• 3.2.5 自然风30-31
• 3.3 风力机的仿真模型31-32
• 3.4 变桨距控制过程分析32-34
• 3.5 传动部分模型34
• 3.6 双馈感应发电机模型34-35
• 3.7 双馈风机的矢量控制分析35-38
• 3.8 变速风电机组及风电场等值模型38-39
• 3.9 小结39-40
• 第4章 双馈风力发电机并网仿真40-56
• 4.1 引言40
• 4.2 双馈风力发电机并网的模型40-41
• 4.3 各种不同的风速模型下并网情况41-49
• 4.3.1 基本风下风电场对系统影响41-46
• 4.3.2 阵风下风电场对系统影响46-47
• 4.3.3 四种风速组合下风电场对系统影响47-49
• 4.4 系统故障情况下风电机组的动态响应及分析49-53
• 4.4.1 系统发生单相短路故障49-51
• 4.4.2 系统发生两相短路故障51-52
• 4.4.3 系统发生三相短路故障52-53
• 4.5 双馈风力发电机组的LVRT能力分析53-55
• 4.6 小结55-56
• 第5章 风电接入对系统静态电压稳定性的影响56-72
• 5.1 引言56
• 5.2 双馈风力发电机在潮流计算中的处理方法56-58
• 5.3 双馈风力发电机潮流计算流程58-60
• 5.4 风电系统静态电压稳定性分析方法60-62
• 5.4.1 灵敏度分析法60-61
• 5.4.2 连续潮流法61
• 5.4.3 电压稳定裕度指标61-62
• 5.5 算例分析62-71
• 5.5.1 仿真条件62-64
• 5.5.2 结果分析64-71
• 5.6 小结71-72
• 第6章 结论和展望72-74
• 6.1 本文总结72-73
• 6.2 工作展望73-74
• 参考文献74-78
• 致谢78-80
• 攻读硕士期间所发表的论文及参与的项目80-81
• 学位论文评阅及答辩情况表81

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