并网风电场的有功功率补偿与稳定性控制

论文摘要

高穿透率的分布式电源接入电力系统将给电网带来电能质量、系统稳定等一系列问题。随着风电装机容量在电力系统中的比例越来越高,风电对电网的影响变得越来越大。为了降低风电并网对电力系统的不利影响,使风电场能更好地满足并网技术导则,本文针对并网风电场的有功功率补偿与稳定性问题进行了分析,主要研究内容如下:提出了一种用于并网分布式发电系统的有功功率补偿模型。该模型利用兼具多种储能技术优点的混合储能系统来补偿风电等分布式电源产生的功率波动,具有补偿功率高、储能容量大的性能优势。模型中提出了基于能量预测的动态能量优化算法,用于提高储能设备的利用效率,该算法利用模糊控制给出储能设备的补偿功率给定值。仿真分析验证了该模型的有效性,在提高补偿性能的同时可观地降低了储能设备的容量需求,从而节约了成本,具有实际应用价值,而且可用于改进现有的储能系统。考虑到风电场低电压穿越能力对电力系统的稳定性有着重要影响.本文介绍了提高风电场低电压穿越能力的一种新方法,该方法在电网发生故障后利用串联制动电阻来提升风电机组的端电压并吸收过剩的有功功率。文中重点提出了基于转速-电压动态稳定域的制动电阻投切策略,针对基于恒速风电机组的风电场模型进行了低电压穿越稳定性仿真分析。理论分析和仿真结果表明,串联制动电阻能够可观地提高风电场的低电压穿越能力,其投切策略简单有效。利用串联制动电阻可以减轻风电场低电压穿越对桨距控制等其他措施的依赖。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 风电发展概况
• 1.2 风电技术的发展趋势
• 1.3 风电发展存在的问题与技术难点
• 1.4 本文的研究内容及创新点
• 第二章 并网风电场的功率特性与稳定性分析
• 2.1 引言
• 2.2 风电场模型
• 2.2.1 典型风电机组模型
• 2.2.2 风力机空气动力模型
• 2.2.3 轴系模型
• 2.2.4 储能系统的应用
• 2.2.5 风电场仿真模型
• 2.3 风电场的功率特性与稳定性问题
• 2.3.1 风速模型与风能预测
• 2.3.2 风电机组的功率特性
• 2.3.3 并网风电场的稳定性问题
• 2.4 小结
• 第三章 基于混合储能与功率预测的有功功率补偿模型
• 3.1 引言
• 3.2 APC基本原理
• 3.2.1 系统结构
• 3.2.2 功率参考值计算
• 3.3 DEOEP算法及APC综合控制
• 3.3.1 能量需求预测
• 3.3.2 能量参考值计算
• 3.3.3 DEOEP应用于APC综合控制
• 3.4 仿真研究
• 3.4.1 仿真模型参数设置
• 3.4.2 仿真结果分析
• 3.4.3 DEOEP的作用机理讨论
• 3.4.4 预测准确性对模型效果的影响
• 3.5 小结
• 第四章 利用串联制动电阻提高风电并网稳定性
• 4.1 引言
• 4.2 SDBR的作用原理与仿真分析
• 4.2.1 风电场典型模型及SDBR结构
• 4.2.2 SDBR对LVRT的作用
• 4.2.3 故障过程的准稳态分析
• 4.2.4 仿真分析
• 4.3 SDBR的投切策略
• 4.3.1 转速-电压动态稳定域
• 4.3.2 SDBR的投切判据
• 4.3.3 SDBR的大小选取
• 4.3.4 投切策略的仿真结果
• 4.4 小结
• 第五章 结论与展望
• 5.1 全文结论
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 附录 A APC仿真模型
• 附录 B 不同大小SDBR的仿真结果
• 攻读硕士学位期间发表学术论文
• 致谢