风电并网对电能质量影响的评估与治理

【摘要】：风力发电以其清洁高效的优点,近年来得到了快速发展。随着风电场容量的增加,风电并网时对系统的影响也越来越明显。风电并网产生的电能质量问题,诸如电压偏差、电压波动、谐波电压和三相电压不平衡,给电网安全稳定运行带来了严重影响。风电并网的电能质量是中国电网的技术难题和管理难题,因此研究风电并网对电能质量影响的评估与治理具有重要的理论和现实意义。 (1)分析了双馈风力发电机的变速恒频运行原理和数学模型,从电压偏差、电压波动、谐波电压、三相电压不平衡四个方面探讨了风电并网对电能质量产生影响的原因与危害,并总结了这四个指标的电能质量相关国家标准。 (2)在MATLAB中利用最小二乘支持向量机(LSSVM)算法建立了LSSVM电能质量综合等级评估模型,并将电能质量等级细化为八个等级,用来评估风电场并网后系统各个节点的电能质量等级。 (3)在MATLAB/Simulink平台搭建了考虑尾流效应的风电场等值模型和风电场并网系统的仿真模型,通过MATLAB编程采集和计算系统在运行时间内各节点的电能质量数据,并应用LSSVM电能质量综合等级评估模型来评估系统各节点的电能质量等级。通过评估风电场从系统不同节点并网和并网容量不同时的各节点电能质量等级情况,可为风电场优化选址和定容提供参考。 (4)应用LSSVM电能质量综合等级评估模型对风电场并网点加装SVC和STATCOM后系统各节点的电能质量等级进行评估,定量得出电能质量提高的等级,验证了两种装置对系统电能质量的治理作用。 (5)基于电能质量治理装置的成本分析,构建了风电分质定价模型,使风电场通过有限资金的投入和合理分配,达到治理水平和治理成本的最佳平衡,实现风电的优质高价,并通过算例验证了风电分质定价模型从经济效益角度促使风电场进行电能质量治理是可行的。 【关键词】：风电并网 电能质量 综合评估 无功补偿 分质定价
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM614
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-23
• 1.1 选题背景和意义11-13
• 1.2 国内外研究现状13-21
• 1.2.1 国内外风电发展现状13-16
• 1.2.2 风电并网对电能质量的影响16-18
• 1.2.3 风电场电能质量评估方法18-20
• 1.2.4 风电场电能质量治理措施20-21
• 1.3 论文的主要研究内容21-23
• 2 风电并网与电能质量基本理论23-35
• 2.1 馈风力发电并网运行原理23-27
• 2.1.1 风力发电原理23-24
• 2.1.2 馈发电机数学模型24-25
• 2.1.3 馈风力发电机并网运行原理25-27
• 2.1.4 风力发电并网运行的特点27
• 2.2 风电并网对电能质量影响的分析27-32
• 2.2.1 电能质量定义27-28
• 2.2.2 电压偏差问题28-29
• 2.2.3 电压波动问题29-30
• 2.2.4 谐波电压问题30-31
• 2.2.5 三相电压不平衡问题31-32
• 2.3 电能质量国家标准32-33
• 2.4 小结33-35
• 3 风电并网对电能质量影响的评估35-69
• 3.1 最小二乘支持向量机的电能质量综合等级评估模型35-46
• 3.1.1 最小二乘支持向量机分类算法35-42
• 3.1.2 最小二乘支持向量机电能质量综合等级评估模型42-46
• 3.2 风电并网仿真模型46-56
• 3.2.1 风速模型46-49
• 3.2.2 尾流效应和地形因素对风机风速的影响49-52
• 3.2.3 风电场等值模型52-54
• 3.2.4 风电并网系统仿真模型54-55
• 3.2.5 系统电能质量数据采集流程55-56
• 3.3 风电并网对电能质量影响的评估56-68
• 3.3.1 风电从系统不同节点并网对电能质量影响的评估56-63
• 3.3.2 接入不同风电容量对电能质量影响的评估63-68
• 3.4 本章小结68-69
• 4 风电并网对电能质量影响的治理69-85
• 4.1 风电场电能质量治理装置69-71
• 4.1.1 风电场对无功补偿装置的要求69
• 4.1.2 无功补偿装置的分类及其性能69-71
• 4.1.3 风电场无功补偿装置的选择71
• 4.2 基于静止无功补偿器的风电场电能质量治理71-73
• 4.2.1 静止无功补偿器(SVC)的原理及模型71-72
• 4.2.2 基于SVC的风电场电能质量治理72-73
• 4.3 基于静止同步补偿器的风电场电能质量治理73-77
• 4.3.1 静止同步补偿器(STATCOM)的原理及模型73-75
• 4.3.2 基于STATCOM的风电场电能质量治理75-76
• 4.3.3 STATCOM与SVC的比较分析76-77
• 4.4 基于分质定价的电能质量治理77-84
• 4.4.1 电力市场下风电分质定价和交易机制77-79
• 4.4.2 风电分质定价模型79-81
• 4.4.3 算例分析81-84
• 4.5 本章小结84-85
• 5 结论与展望85-87
• 5.1 主要研究成果与结论85-86
• 5.2 未来工作与展望86-87
• 参考文献87-91
• 作者简历91-95
• 学位论文数据集95

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