大型恒速恒频风电场并入输电网的动态特性研究

论文摘要

随着能源问题和环境问题的日益严峻,风力发电越来越受到世界的重视。而并网型风力发电以其独特的能源、环保优势和规模化效益,在近年来,更是得到了长足发展。随着风电场规模的不断扩大,风电特性对电网的负面影响愈加显著,成为制约风电场建设规模的严重障碍。因此,深入研究并网风电场与电网之间的相互作用具有重要的现实意义。文章以PSS/E及其风机软件包为平台,对大型风电场并网运行中的一些基础性的技术问题进行了研究。首先,以鼠笼式异步风力发电系统为研究对象,在对其工作原理进行分析的基础上建立了详细的数学模型;其次,研究了大型恒速恒频风电场并网后对电网暂态稳定性的影响,特别是电压暂态稳定性的影响,并提出了改善措施,主要采用了动态无功补偿装置进行调节;最后,以Vestas滑差可调绕线式异步风电机组模型,建立了详细的恒速恒频风电场模型,研究了风电场在各种风速扰动下的动态响应;比较了分析不同容量风电场以及不同并网点风电场对于各种电网故障所表现出的动态特性及与电网之间的相互影响。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.1.1 国内外风力发展概况
• 1.1.2 风电并网带来的相关问题
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 并网型风力发电技术的发展
• 1.2.2 异步风力发电系统并网运行的主要问题及研究现状
• 1.3 论文工作的主要内容
• 第二章 风力发电系统的数学模型
• 2.1 引言
• 2.2 风速模型
• 2.3 风力机的数学模型
• 2.3.1 空气动力学模型
• 2.3.2 桨距角控制模型
• 2.3.3 两质块轴系模型
• 2.4 普通异步发电机模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 大型恒速恒频风电场接入输电网后对系统暂态稳定性影响的分析
• 3.1 引言
• 3.2 PSS/E 仿真软件
• 3.3 PSS/E 中CIMTR1 和静止补偿模型
• 3.3.1 CIMTR1 模型
• 3.3.2 静止无功补偿模型一般原理
• 3.3.3 PSS/E 中静止无功系统模型
• 3.4 仿真算例及分析
• 3.4.1 SSC 模型补偿方案
• 3.4.2 SVC 模型补偿方案
• 3.4.3 其他仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 基于 PSS/E WIND 的大型风电场动态特性研究
• 4.1 引言
• 4.2 PSS/E WIND 风机软件包
• 4.2.1 风机软件包接入 PSS/E 仿真平台
• 4.2.2 风电机组及其子系统模型结构
• 4.3 绕线式异步发电机模型及风电场模型等值
• 4.3.1 Vestas 滑差可调的绕线式异步发电机
• 4.3.2 含风电场的潮流计算及绕线式异步发电机动态模型
• 4.4 风速变化对风电场稳定性的影响
• 4.4.1 阵风影响下风电场稳定性分析
• 4.4.2 渐变风影响下风电场稳定性分析
• 4.5 不同容量风电场并网对系统稳定性的影响
• 4.6 风电场不同并网点对系统稳定性的影响
• 4.7 本章小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 在学期间发表的学术论文和参加科研情况