大规模风电并网下的低频减载方案的整定

论文摘要

由于能源问题和环境问题日益严峻,世界各国竞相大力发展可再生能源。风力发电凭借其环境友好、技术成熟、可靠性高、成本低等特点成为目前发展最快的新型能源。近年来,随着风电装机容量在电网中所占的比例日益增大,风电并网对电力系统的影响也日益明显。大规模风电接入后,电力系统原有的低频减载方案存在以下几个方面的新问题：一方面,由于风电出力具有较大的波动性,可能导致原有的低频减载方案所整定的切负荷量不足；另一方面,当低频减载装置动作恢复频率时,风电机组可能会由于低频保护退出系统导致更大的功率缺额,此时原有的低频减载方案不能满足要求；此外,传统上,研究低频减载方案采用的是单机带集中负荷模型,该模型既没有考虑不同类型发电机组之间的差异,也没有计入风电机组的影响,故采用此模型整定的低频减载方案的精度较低。本文研究了大规模风电并网对低频减载方案整定的影响。分析表明,风电出力的下降幅度与低频减载装置整定的切负荷量相比甚小,不会对低频减载方案的整定带来影响。低频减载方案的整定必须与风电机组的低频保护定值相配合。比较分析了不同发电技术的风电机组的频率响应特性,并在变速风电机组的基础上引入额外有功功率支持环节,从而能够在短时间内支持系统频率,减轻系统频率的下降程度。研究了校核低频减载方案的系统模型,通过分析,论证了低频减载方案校核模型中单机改进为多机的必要性。接着分析了模型的主要仿真参数对系统频率响应特性的影响,并提出了计入风电机组影响的模型参数修正方法。最后,在初始方案的基础上进一步设计了大规模风电并网下的低频减载方案,并采用多机带单负荷系统模型对初始方案和改进方案分别进行了仿真校核。最终的结果表明,与初始方案相比,本文所提的改进后的方案很好地满足了设计要求,频率恢复效果也更为良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 国内外风力发电发展概况
• 1.2.1 风力发电的优缺点
• 1.2.2 国外风电发展概况
• 1.2.3 国内风电发展概况
• 1.3 并网型风力发电机组
• 1.4 本文的主要工作
• 2 低频减载
• 2.1 低频减载的意义
• 2.2 低频减载的整定内容和要求
• 2.3 低频减载方案整定的主要原则
• 2.4 低频减载方案的分类
• 2.5 小结
• 3 大规模风电并网对低频减载方案整定的影响
• 3.1 风电出力的波动性对低频减载方案的影响
• 3.2 风电机组的低频保护对低频减载方案的影响
• 3.3 小结
• 4 大规模风电并网对系统频率响应的影响
• 4.1 电力系统频率特性
• 4.1.1 电力系统静态频率特性
• 4.1.2 电力系统动态频率特性
• 4.2 不同类型风电机组的频率响应
• 4.3 小结
• 5 校验低频减载方案的系统模型研究
• 5.1 研究低频减载的单机带集中负荷模型
• 5.2 校核低频减载方案的多机带单负荷模型
• 5.3 模型的仿真参数对系统频率响应特性的影响
• 5.4 风电机组对系统模型的影响
• 5.5 小结
• 6 大规模风电并网后的低频减载方案设计
• 6.1 低频减载方案设计
• 6.2 仿真校核
• 6.2.1 初始方案
• 6.2.2 改进方案
• 6.3 小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢