风电接入对电网电压的影响分析

论文摘要

大容量风电场接入电网对我国电力系统的安全稳定、调度运行等诸多方面带来了很大的影响,迫切需要开展相关的理论研究和分析工作。本课题针对接入大容量风电场的电力系统电压安全稳定问题展开了一系列的研究分析,主要分析了风电接入后电网的稳态潮流问题、静态电压稳定问题和暂态电压稳定问题。稳态潮流分析部分研究了在风电功率和负荷比例逐步增长的过程中,如何根据实际情况更好地配置无功;计算了多种稳态运行状态下系统的潮流,分别以风电功率和负荷比例为自变量,分析了节点电压随自变量变化的波动规律;验证了国内某一电网在稳态运行的安全性;根据现场需求绘制了部分运行状态下节点电压分别随负荷和风电功率变化的曲线,给现场工作人员提供参考;对系统进行了N-1开断模拟,验证了系统的静态安全性。静态电压稳定分析部分应用PV曲线和QV曲线法对风电接入后的电网进行了分析计算,对BPA程序中的PV曲线绘制程序进行了扩展,根据扩展后的程序绘制了不同初始运行状态下部分节点电压分别随区域负荷比例和风电功率变化的PV曲线,计算出了更为精确的极限运行点;对比了不同初始运行状态下的PV曲线,找出了稳定极限与区域负荷和风电功率的联系;绘制了部分运行状态下节点的VQ曲线,计算出了部分母线的无功裕度。暂态电压稳定分析部分对风电接入后的电网进行了暂态电压稳定仿真,研究了BPA程序中的风力发电机组模型（MW）、风功率模型（TG）、浆矩控制系统模型（GB）和风速模型（GV）;分别对主干网故障、风电送出线故障及风电出口故障进行了暂态仿真,验证了所研究电网暂态电压稳定性;对风电接入后的极限切除时间进行了探索和研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.1.1 风能的利用及国内外风电的发展
• 1.1.2 风电发展遇到的问题及本文的意义
• 1.2 国内外对风电接入后电网电压的研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 研究工具及研究对象
• 2.1 BPA 的运用
• 2.1.1 BPA 潮流计算
• 2.1.2 稳定计算部分
• 2.2 研究对象
• 2.2.1 风电装机及风电场分布情况
• 2.3 本章小结
• 第3章 风电接入后系统潮流及静态安全分析
• 3.1 潮流计算过程中负荷的处理方法
• 3.2 潮流计算过程中风电场的模型
• 3.2.1 潮流计算中异步发电机组的处理方法
• 3.2.2 潮流计算中双馈异步发电机组的处理方法
• 3.2.3 潮流计算中直驱永磁发电机组的处理方法
• 3.3 不同运行状态无功配置方法的研究
• 3.4 潮流计算
• 3.4.1 电压随风电出力变化曲线
• 3.4.2 电压随负荷变化曲线
• 3.5 静态安全分析
• 3.6 本章小结
• 第4章 风电接入后静态电压稳定
• 4.1 电力系统静态电压稳定
• 4.2 PV 曲线
• 4.2.1 BPA 中PV 曲线求解程序存在的不足
• 4.2.2 电压随负荷变化曲线（负荷扰动法）
• 4.2.3 电压随风电变化曲线
• 4.3 VQ 曲线
• 4.4 本章小结
• 第5章 风电接入暂态电压稳定分析
• 5.1 稳定计算中的风力发电系统等值模型
• 5.1.1 恒速恒频风力发电机组模型
• 5.1.2 变速恒频风力发电机组模型
• 5.2 暂态电压仿真分析
• 5.2.1 线路功率的传输特性
• 5.2.2 故障类型和仿真指标的选取
• 5.2.3 无功需求较大时暂态电压稳定分析
• 5.2.4 输送风电功率对节点电压影响
• 5.3 极限切除时间的研究
• 5.4 本章小结
• 第6章 结论与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
• 致谢
• 详细摘要