大型风电场接入电网的动态特性仿真研究

论文摘要

随着环境问题和能源问题的日趋严峻,风力发电作为清洁的可再生能源受到世界范围内的广泛关注,随着风力发电技术的进步和单位风力发电成本的大幅下降,大规模风电场不断涌现。因此,风电场并网技术成为风力发电的关键技术,深入研究并网风电场与电网之间的相互作用及影响具有重要的工程意义。本文以基于Matlab环境的仿真软件PSAT(电力系统分析工具箱)为平台,对风力发电机接入电网运行中的一些动态特性进行仿真分析。首先,分别对三种风机系统(恒速鼠笼式感应风力发电机系统、变速双馈感应式风力发电机系统及变速直驱同步风力发电机系统)进行学习研究,了解其基本结构及工作原理,并结合仿真分析,选用合适的风力发电机数学模型；其次,对大型风电场接入电网的相关技术问题进行介绍、分析；接着,在PSAT软件中搭建仿真模型,研究了风电场并网系统在设定风速扰动下的动态响应特性,及在电网负荷扰动下,风电机的动态响应特性,并比较分析了不同类型风力发电场在风速波动及电网扰动情况下的动态响应特性及与电网之间的相互作用及影响；最后,介绍几种改善风电场并网系统动态特性的措施。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的背景及意义
• 1.2 风电场并网的相关问题及研究现状
• 1.3 本文研究的主要内容
• 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 风力机模型
• 2.4 恒速感应式风力发电机模型
• 2.4.1 恒速感应式风力发电机基本结构
• 2.4.2 恒速感应式风力发电机工作原理
• 2.4.3 恒速感应式风力发电机数学模型
• 2.5 变速双馈感应式风力发电机数学模型
• 2.5.1 变速双馈感应式风力发电机基本结构
• 2.5.2 变速双馈感应式风力发电机工作原理
• 2.5.3 变速双馈感应式风力发电机数学模型
• 2.6 变速直驱同步风力发电机模型
• 2.6.1 变速直驱同步风力发电机基本结构
• 2.6.2 变速直驱同步风力发电机工作原理
• 2.6.3 变速直驱同步风力发电机数学模型
• 2.7 本章小结
• 第三章 大型风电场并网相关问题分析
• 3.1 引言
• 3.2 风电场电气接线
• 3.2.1 风电场内电气主接线形式
• 3.2.2 风电场与电力系统相联的电气接线
• 3.3 风电场等效方法简介
• 3.3.1 传统的风电场等效建模方法
• 3.3.2 风电场新型等值方法
• 3.4 无功补偿
• 3.4.1 静止无功补偿器（SVC）
• 3.4.2 静止同步补偿器（STATCOM）
• 3.5 本章小结
• 第四章 风电场接入电网的动态特性仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 仿真软件介绍
• 4.2.1 主界面介绍
• 4.2.2 系统模型库介绍
• 4.2.3 风机模型库介绍
• 4.3 仿真系统模型介绍
• 4.4 仿真计算分析及结论
• 4.4.1 设定风速下含风电场电网的动态响应特性
• 4.4.2 电网在负荷扰动下含不同类型风机电网的动态特性
• 4.4.3 改善含风电场电网动态特性措施
• 4.5 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
• 攻读学位期间发表的学术论文