风电场模型研究及应用

论文摘要

随着风电技术的日益成熟,风力发电已成为全球电力系统重要的主流发电技术。无论国内还是国外,都在对风电接入电力系统进行探索和研究,并取得了一定的研究成果。但仍存在一些问题,如实际工程应用中的风电场模型较粗糙。因此,需要建立比较精确、工程实用的风电场模型。本文采用Matlab作为建模和仿真工具。首先,建立恒速风力发电机和双馈风力发电机的稳态数学模型,在此基础上建立了包含集电系统的风电场稳态模型。将该模型应用于实际电网并进行潮流计算,与忽略集电系统的风电场模型对比,说明风电场稳态等值过程中计及集电系统的意义。应用风电场稳态模型分析风电场接入系统对系统潮流和网损的改变。其次,建立风电场动态模型,包括详细模型和不同程度的简化模型。通过仿真说明不同情况下各种简化模型的精确度。采用简化模型分析风电场并网对系统暂态稳定性的影响,并与火电机组代替风电场仿真结果比较,说明不同类型风力发电机组对系统暂态稳定性影响不同且在暂态分析中用火电机组近似等效风电场计算结果存在误差。最后,建立适于谐波分析的双馈风力发电机动态模型,分析双馈风力发电机并网运行带来的谐波污染,结果表明双馈风力发电机接入系统运行能够满足国家谐波标准。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及意义
• 1.2 风力发电的发展概况及趋势
• 1.2.1 国外风电产业现状
• 1.2.2 国内风电产业现状
• 1.2.3 风电技术发展趋势
• 1.3 本文研究内容及主要工作
• 2 风电场电气部分
• 2.1 风力发电机
• 2.1.1 恒速风力发电机
• 2.1.2 双馈风力发电机
• 2.2 变压器
• 2.3 风电场线路
• 2.3.1 风电场集电线路
• 2.3.2 风电场整体接线
• 2.4 本章小结
• 3 风电场稳态模型及应用
• 3.1 风力机模型
• 3.2 鼠笼型异步发电机稳态数学模型
• 3.3 双馈异步发电机的稳态数学模型
• 3.4 风电场的稳态模型
• 3.5 计及集电系统的潮流计算
• 3.5.1 算法及算例
• 3.5.2 算例分析
• 3.5.3 系统潮流和网损的改变
• 3.6 本章小结
• 4 风电场动态模型及简化
• 4.1 建模及仿真软件
• 4.2 风力发电机组动态数学模型
• 4.2.1 风速模型
• 4.2.2 风力机模型
• 4.2.3 传动机构模型
• 4.2.4 异步发电机模型
• 4.2.5 双馈风力发电机控制系统模型
• 4.3 风电场模型简化及仿真
• 4.3.1 尾流效应
• 4.3.2 风电场模型简化
• 4.3.3 仿真研究
• 4.3.4 简化模型小结
• 4.4 本章小结
• 5 电场并网暂态稳定计算及谐波分析
• 5.1 暂态稳定计算分析
• 5.1.1 同步电网暂态稳定的判断
• 5.1.2 风电场暂态过程的特点
• 5.1.3 算例分析
• 5.1.4 小结
• 5.2 谐波分析
• 5.2.1 谐波概念及分析方法
• 5.2.2 仿真及谐波分析
• 5.3 本章小结
• 6 总结与展望
• 参考文献
• 附录A
• 附录B
• 附录C
• 附录D
• 附录E
• 学位论文数据集