风气互补系统对电网影响的研究

论文摘要

大型风力发电场以其具有的可再生和环保优势,得到长足发展,规模不断扩大。由于风电场是一种依赖于自然资源的分散能源,其并网运行降低了电网的稳定性和电能质量。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明显,成为制约风电场建设规模的障碍。因此深入研究风电场与电网的相互作用成为进一步开发风电所迫切要求解决的问题。本文首先完善了水平轴主动失速型风力机的动态特性分析。利用发电机组的全系统动态非线性模型来对机组进行仿真,得到机组在特定来流工况条件下的动态特性。接着将风力发电系统模型与燃气轮机发电系统模型进行了整合,得到风气互补系统的模型。然后,在电力系统稳定性分析理论的基础上,搭建电力系统元件模型,选用相关的功能模块改进电网运行的性能。静止无功补偿器是柔性交流传输系统的一个旁路设备,用于控制功率流动和改善电网的稳定性。它通过在接线端吸收或补偿有功功率来调整电压。电力系统稳定器通过控制励磁系统来提高发电机和整个电力系统的阻尼能力,并由适当的干扰来抑制自发低频振荡的发生,减小系统中由负荷波动等引起的线功率波动。最后,将风气互补系统接入电网,实现电网中的潮流计算和稳定性分析。仿真环境可以模拟整个电网系统在实际风速扰动下的响应,以及在发生不对称故障时的响应。通过对风气互补系统的改进和增加电网中的功能模块。研究结果表明风气互补系统在接入大型电网时,能够平稳运行,并在电网发生短时故障后恢复稳定。在当前经济技术条件下,风气互补发电系统具有很好的应用前景。本文为今后研究风电场与其他能源组成的互补发电系统对电网的影响提供了良好基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.1.1 风力发电技术的发展现状及趋势
• 1.1.2 大规模风电场并网要面对的问题
• 1.1.3 风电—燃气轮机互补系统的发展前景
• 1.2 风气互补系统的研究现状
• 1.2.1 风力发电系统的动态特性研究
• 1.2.2 燃气轮机发电系统的动态特性研究
• 1.2.3 风气互补发电系统的发展概况
• 1.3 风电场对电网影响的研究现状
• 1.3.1 风力发电对电网稳态电压的影响
• 1.3.2 风力发电对电网稳态频率的影响
• 1.3.3 风力发电机组异步运行对电网影响
• 1.4 风力发电系统稳定性研究方法
• 1.5 本论文工作的研究内容
• 第2章 风气互补系统建模与电力系统元件
• 2.1 引言
• 2.2 风力发电机的动态特性分析
• 2.2.1 动态特性分析前的风力机全系统模型与等值处理
• 2.2.2 动态特性分析的仿真模型
• 2.3 燃气轮机发电系统建模
• 2.4 风气互补发电系统建模
• 2.4.1 风电场模型
• 2.4.2 互补系统中风力机发电系统模型
• 2.4.3 互补系统中燃气轮机发电系统模型
• 2.4.4 互补系统中容量调度分配器模型
• 2.4.5 互补系统仿真结果
• 2.5 电力系统模型
• 2.5.1 输电线路模型
• 2.5.2 变压器模型
• 2.5.3 静止同步补偿器模型
• 2.5.4 负荷模型
• 第3章 电力系统稳定性分析原理与方法
• 3.1 引言
• 3.2 电力系统潮流计算方法
• 3.2.1 潮流计算的数学模型
• 3.2.2 牛顿-拉夫逊法潮流计算
• 3.3 电力系统动态稳定性分析常用方法
• 3.3.1 电力系统暂态稳定性和动态稳定性定义背景
• 3.3.2 电力系统暂态稳定性和动态稳定性定义
• 3.3.3 电力系统动态稳定性分析常用的方法介绍
• 3.4 电力系统稳定装置原理与作用
• 3.4.1 电力系统稳定器（PSS）
• 3.4.2 静止无功补偿器（SVC）
• 第4章 风气互补发电系统与大型电力系统并网稳定性分析
• 4.1 引言
• 4.2 风气互补系统并网结构
• 4.2.1 互补系统中风电场模型
• 4.2.2 互补系统中燃气轮机发电系统模型
• 4.2.3 互补系统整体模型
• 4.3 水力发电机仿真模型
• 4.4 风气互补系统并网参数设置
• 4.4.1 风力发电机的选型
• 4.4.2 燃气轮机发电系统的选型
• 4.4.3 大型水力发电机组选型
• 4.4.4 静止无功补偿器参数设置
• 4.4.5 电力系统稳定器参数设置
• 4.5 风气互补系统并网仿真结果与分析
• 4.5.1 并网系统暂态稳定性仿真结果与分析
• 4.5.2 并网系统动态稳定性仿真结果与分析
• 4.5.3 小结与讨论
• 第5章 结论与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文
• 个人简历