并网风电场无功补偿策略研究

论文摘要

随着风电场大规模集中发展,电网对风电场日益提高的并网要求和风电场并网点电压波动、功率因数较低的现状存在矛盾。本课题针对风电场无功补偿装置策略问题展开了一系列的分析研究,提出了应用并联电容器组+SVC对风电场进行联合无功补偿策略,以保持并网点电压稳定,满足并网要求。研究了风力发电机模型、桨距控制模型、风速模型和风功率模型,其中对风速模型的研究考虑了平均风、随机风、渐变风和阵风;选取平均风、混合渐变风和阵风作为输入对不同风速时风电机组的输出特性进行了仿真,分析了功率和电压波动的原因;分析了不同风速以及三相短路故障下风电场的输出特性。研究了无功补偿装置工作原理,建立了基于PSCAD的仿真模型;分别将并联电容器组、SVC和STATCOM补偿风电场无功,分析其对风电场电压的支撑能力;对三种无功补偿装置的补偿效果进行了综合比较。根据目前风电场的实际情况在PSCAD中建立了风电场低电压保护模块,并将该模块用于电网中进行仿真;分析了无功补偿装置提高风电场低电压穿越能力的机理,分析无功补偿装置在提高风电场低电压穿越能力的同时给节点电压带来的影响;提出了应用并联电容器组+SVC对风电场进行联合补偿的无功补偿策略。建立了含有两个等值风电场的电网模型,在风电场出口采用并联电容器组+SVC联合补偿装置进行无功补偿;分析了风电场出口发生不同类型的短路故障时并联电容器组+SVC联合无功补偿对风电场并网点电压的支撑能力;对比了采用所提无功补偿策略前后风电场出口的电压水平和风机转子转速。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 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 国内外对含风电场的电网无功补偿策略研究现状
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 第2章 风电场模型和风电场特性分析
• 2.1 恒速恒频风力发电机组模型
• 2.1.1 风电机模型
• 2.1.2 风速模型
• 2.1.3 风功率模型
• 2.1.4 桨距角控制系统模型
• 2.2 变速恒频风力发电机组模型
• 2.2.1 风电机组模型（MX）
• 2.2.2 励磁模型
• 2.2.3 风功率模型（TG）
• 2.3 PSCAD 中风电机组建模
• 2.4 风电场特性仿真分析
• 2.4.1 恒速恒频风电场特性分析
• 2.4.2 变速恒频型风电场特性分析
• 2.5 本章小结
• 第3章 不同无功补偿装置特性仿真
• 3.1 无功补偿装置研究
• 3.1.1 并联电容器组
• 3.1.2 静止无功补偿器SVC
• 3.1.3 静止同步补偿器STATCOM
• 3.2 三种无功补偿装置特性仿真研究
• 3.2.1 并联电容器组无功补偿特性研究
• 3.2.2 SVC 无功补偿特性研究
• 3.2.3 STATCOM 无功补偿特性研究
• 3.3 三种无功补偿装置补偿特性对比研究
• 3.4 本章小结
• 第4章 并网风电场无功补偿装置策略研究
• 4.1 风电场保护模块的设计与实现
• 4.2 风电场出口无功补偿设备选择
• 4.2.1 风电场出口安装电容器组特性分析
• 4.2.2 风电场出口安装SVC 特性分析
• 4.2.3 风电场出口无功补偿装置选择
• 4.3 本章小结
• 第5章 并网风电场无功补偿策略
• 5.1 风电场所并入电网建模
• 5.2 对称故障下对风电场的联合无功补偿
• 5.3 不对称故障下对风电场的联合无功补偿
• 5.3.1 单相接地短路故障仿真
• 5.3.2 两相接地短路故障仿真
• 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