超导储能装置在电力系统中布局研究

论文摘要

随着高温超导线材的开发成功和低温技术的不断进步,超导电性在电力系统的应用成为社会关注的焦点;灵活交流输电技术（Flexible AC Transmission System,简写FACTS）是建立在电力电子技术和控制技术基础之上的当前电力系统研究中的前沿课题之一。作为超导技术和FACTS两个革命性技术的完美结合,超导磁储能装置（Superconducting Magnetic Energy Storage,简写SMES）是本文的研究对象,而分布式超导储能装置（Distributed Superconducting Magnetic Energy Storage,简写D-SMES）是把若干台SMES联合起来协调运行的一种创新应用。本文首先论述了SMES的研究意义,特别对我国电力系统现存问题的重要意义,建立起SMES应用研究的整体认识,分析了SMES的工作原理和基本结构,论述了能量调节系统（Power Conditioning System）在超导储能系统中的重要性,并比较了电流源型变流器（Current Source Converter）和电压源型变流器（Voltage Source Converter）的结构和应用范围,还介绍了SMES在各国的研究概况和应用前景。然后,在MATLAB提供的仿真工具SIMULINK平台下,对含SMES的单机无穷大系统进行了建模并进行了仿真分析,得出SMES能有效地为系统提供阻尼,抑制大、小扰动引起的系统低频振荡,提高了系统的静态和暂态稳定性,能适应系统运行点大范围的变化,而且得出含PID控制器的SMES装置的控制效果较好。最后,介绍了常用的FACTS装置TCSC、UPFC、SVC在电力系统中最优布局问题的求解方法,评估了FACTS装置在系统中布局所用方法,引出了扩展等面积法则（EEAC）,提出了稳定裕度的概念,探讨了应用EEAC方法求解SMES在系统中最优布局,并从布局原则、分析方法、选择指标、优化指标等方面详细分析了SMES在系统中最优布局问题,讨论了在SMES在系统中布局问题中面临的负荷及发电机出力等一些随机因素,并提出了用Monte-Carlo法来解决这些随机问题。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 FACTS 的提出及其应用意义
• 1.3 超导磁储能装置的提出及其应用意义
• 1.4 本论文的主要工作
• 2 超导储能装置概述
• 2.1 引言
• 2.2 超导储能装置的储能原理
• 2.3 超导储能装置的结构
• 2.4 超导储能装置的研究概况
• 2.5 超导储能装置的应用展望
• 2.6 小结
• 3 SMES 在单机无穷大系统中的仿真分析
• 3.1 引言
• 3.2 单机无穷大系统的建模
• 3.3 SMES 的数学模型
• 3.4 SMES 在单机无穷大系统的仿真结果与分析
• 3.5 小结
• 4 SMES 在多机系统中的布局研究
• 4.1 引言
• 4.2 FACTS 在系统中布局概述
• 4.3 常用FACTS 装置在系统中布局研究
• 4.4 FACTS 装设地点的评估
• 4.5 SMES 在多机系统中的布局
• 4.6 SMES 最优布局研究中不确定因素的考虑
• 4.7 小结
• 5 全文总结
• 5.1 总结
• 5.2 有待进一步开展的工作
• 致谢
• 参考文献