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含风力发电的电力系统频率控制研究

发布时间:2018-07-27 18:40
【摘要】:作为目前最具发展前景且相对成熟的清洁发电技术,风力发电技术在最近几年持续保持着强劲发展势头,这使得大规模的风电并网运行成为一种必然趋势。风力发电在顺应世界能源结构调整策略的同时,也对其相关的技术领域提出了更具挑战性的要求。本文基于传统的风力发电技术研究,针对由大容量风电并网引起的电力系统频率波动问题,以含风力发电的电力系统为对象展开相关频率控制策略研究工作。首先,针对传统电力系统的频率控制相关理论进行分析阐述,进而分析了风力发电基本理论与风机类型,并详细介绍了双馈异步风力发电机组的主要结构和运行特性;借助MATLAB/Simulink仿真软件对所涉及的数学模型(运动方程和负荷模型、原动机模型、调速器模型、双馈风电机组模型等)进行了搭建实现。其次,在上述建立的模型基础之上,对风电机组在不同风况下的机组运行特性进行了分析介绍,并针对风电系统通常存在的频率控制方法,通过对风电频率控制系统的仿真,对比分析各个频率控制方法的工作条件和控制效果,以及不同工况下的系统的功率变化及其稳定性。最后,通过虚拟惯量控制,同时将调频功率值引入调速器控制,使得双馈机组能够响应电力系统频率的变化,进而配合风电机组的最大功率跟踪控制、桨距控制,从而实现由变速风机构成的同型风电场能够支撑电力系统频率,最后通过MATLAB/Simulink仿真软件验证这种控制策略对于提高风力发电稳定性、减少对系统频率影响的可行性和有效性。
[Abstract]:As the most promising and relatively mature clean power generation technology wind power generation technology has maintained a strong momentum of development in recent years which makes large-scale wind power grid operation become an inevitable trend. Wind power not only adapts to the adjustment strategy of energy structure in the world, but also puts forward more challenging requirements to its related technical fields. Based on the research of traditional wind power generation technology, this paper focuses on the frequency fluctuation of power system caused by large-scale wind power grid connection, and takes the power system with wind power generation as the object to carry out the research on the related frequency control strategy. Firstly, the related theories of frequency control of traditional power system are analyzed, and then the basic theory of wind power generation and the type of wind turbine are analyzed, and the main structure and operation characteristics of doubly-fed asynchronous wind turbine are introduced in detail. The mathematical models (motion equation and load model, prime mover model, governor model, doubly-fed wind turbine model, etc.) are built and implemented by MATLAB/Simulink simulation software. Secondly, on the basis of the above established model, the operating characteristics of wind turbine in different wind conditions are analyzed and introduced, and the simulation of wind power frequency control system is carried out according to the frequency control methods that usually exist in wind power system. The working conditions and control effects of each frequency control method are compared and analyzed, as well as the power variation and stability of the system under different operating conditions. Finally, through the virtual inertia control and the introduction of FM power value into the governor control, the doubly-fed unit can respond to the frequency change of the power system, and then cooperate with the maximum power tracking control of the wind turbine and the pitch control. Thus, the same type wind farm composed of variable speed fan can support the frequency of power system. Finally, the feasibility and effectiveness of this control strategy for improving the stability of wind power generation and reducing the influence on system frequency are verified by MATLAB/Simulink simulation software.
【学位授予单位】:上海电机学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM712

【参考文献】

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本文编号:2148793

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