并网型风电场的自动电压控制研究

论文摘要

风力发电具有间歇性、波动性特点,大规模的风电并网会引起电网电压波动,尤以接入点电压波动最为突出。如今,基于双馈感应电机的变速恒频风电机组已成为风电场选用的主流机型,其通过发电机定子磁场定向的矢量控制技术能够实现机组有功、无功输出功率的解耦控制,因而具有较灵活的无功调控能力和电压支撑能力。本文即主要研究双馈电机风电场面向接入点的自动电压控制,提出了快速控制和协调控制两种电压控制策略。其中,电压快速控制策略仅以双馈风电机群作为灵活可控的无功源,参与风电场的电压无功调控。其通过计算接入点电压的实测值与目标值的差值整定风电场的实时无功差额,进而在双馈机组间进行无功分配,以达到维持接入点电压的初始稳态运行值或追踪调度下发的整定值的控制目标。与此同时,机组间无功分配结合了节点网损/无功灵敏度的分析,在灵敏度排序基础上确定了参与电压无功调控的双馈机组,由此提高了机组无功调控的准确度并能够有效减小风电系统的网络损耗。电压协调控制策略则从双馈风电机群与风电场并联补偿电容器组之间相互配合的角度实现了风电场的电压无功调控。其基于风功率的预测数据和分段信息,采用改进遗传算法对电容器组的补偿容量进行优化计算,并依据优化结果预先进行投切控制,再由双馈机群承担风电场的实时无功差额。该控制策略解决了风电场电压无功调控中离散变量与连续变量的协调控制问题,研究表明其有助于风电场为电网提供更多的动态无功和电压支撑。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文的主要工作
• 第2章 双馈电机风电场的基本理论
• 2.1 变速恒频双馈风电机组概述
• 2.1.1 双馈电机的特性及变速恒频运行原理
• 2.1.2 变速恒频双馈风电机组的运行区域
• 2.2 变速恒频双馈风电机组的模型研究
• 2.2.1 风力机的数学模型
• 2.2.2 双馈异步电机的数学模型
• 2.2.3 机组控制部分的数学模型
• 2.3 双馈电机风电场的等值研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 双馈电机风电场的电压快速控制
• 3.1 风力发电引起的电压波动与闪变
• 3.2 面向接入点电压的快速控制策略
• 3.2.1 策略概述
• 3.2.2 双馈发电机组的无功极限
• 3.2.3 考虑灵敏度的机组无功分配策略
• 3.3 仿真研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 双馈电机风电场的电压协调控制
• 4.1 引言
• 4.2 遗传算法简介
• 4.2.1 遗传算法的基本原理
• 4.2.2 遗传算法的特点
• 4.2.3 遗传算法的核心内容
• 4.3 面向接入点电压的协调控制策略
• 4.3.1 策略概述
• 4.3.2 基于遗传算法的电容器组控制策略
• 4.4 仿真研究
• 4.4.1 电容器组控制策略的仿真分析
• 4.4.2 协调控制策略的仿真分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 风电场电压控制的实用化界面
• 5.1 基于MATLAB 的图形用户界面开发
• 5.2 风电场电压控制的实用化界面简介
• 5.2.1 风电场自动电压控制主界面
• 5.2.2 电压协调控制界面
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要