风电场黑启动技术研究

发布时间：2019-01-23 09:25

【摘要】：当电网遭遇大面积停电事故时,必须通过黑启动来逐步恢复电网供电,因此,黑启动电源的选择尤为关键。通常情况下,水电为黑启动电源的优选方案。近些年来,我国风力发电装机容量增长迅猛,成为仅次于火电、水电的第三大电力来源。风电机组具有单机容量小、响应快等优点,对于风力资源丰富区域,如能利用风电机组实现黑启动,作为黑启动电源点备选方案,则对于区域电网遭遇严重故障后快速恢复供电具有重要意义。结合黑启动技术要求,本文研究了风电机组运行特性,并对风电机组黑启动所需外部电源进行的分析计算,进一步提出了一种具备黑启动控制功能的变流器SCADA系统。首先,对目前装机容量最大的双馈、直驱两种风电机组运行特性进行了研究,通过建模仿真、掌握其风速、功率、桨距角相应特性。进一步的,考虑到风电具有随机性特征,对风电场出力等运行特性进行分析,并研究风电场FACTS装置特性。其次,对风电机组黑启动所需的外部电源进行了分析计算,对目前主流的外部电源类型进行比较分析,并以1.5MW双馈型风机为例,对单台风机黑启动所需外部电源容量进行估算。进一步的,考虑经济效益等因素,对风电场外部电源配置方式进行了比较,并提出适合风电场黑启动的外部电源选择方案。最后,为弥补常规风电场SCADA系统在黑启动过程的不足,提出了一种具备黑启动控制功能的变流器SCADA系统,并对该系统的功能进行了详细设计开发,该系统可用于黑启动过程中变流器工作状态进行监视、控制,改进风电场黑启动过程变流器及风电机组控制能力。
[Abstract]:When the power system suffers a large area power outage, it is necessary to restore the power supply by black-start step by step. Therefore, the selection of black-start power supply is very important. Normally, hydropower is the best option for black-start power supply. In recent years, the installed capacity of wind power in China has increased rapidly, becoming the third largest power source after thermal power and hydropower. Wind turbine has the advantages of small capacity, fast response and so on. For the region with abundant wind resources, if black start can be realized by using wind turbine, it can be used as the alternative of black-start power point. It is of great significance for regional power grid to quickly recover power supply after serious failure. Combined with the requirements of black-start technology, this paper studies the operating characteristics of wind turbine, analyzes and calculates the external power supply needed for black-start of wind turbine, and further puts forward a converter SCADA system with black-start control function. Firstly, the operation characteristics of doubly-fed and direct-drive wind turbines with the largest installed capacity are studied. Through modeling and simulation, the corresponding characteristics of wind speed, power and pitch angle of propeller are grasped. Furthermore, considering the randomness of wind power, the operating characteristics of wind farm are analyzed, and the characteristics of wind farm FACTS device are studied. Secondly, the external power supply needed for wind turbine black start-up is analyzed and calculated, and the main external power supply types are compared and analyzed. The 1.5MW doubly-fed fan is taken as an example. The external power supply capacity required for the black start of a single typhoon is estimated. Furthermore, considering the economic benefits and other factors, the external power supply configuration mode of wind farm is compared, and the external power source selection scheme suitable for black start-up of wind farm is put forward. Finally, in order to make up for the deficiency of the conventional wind farm SCADA system in the black start process, a converter SCADA system with black start control function is proposed, and the function of the system is designed and developed in detail. The system can be used to monitor and control the working state of converter during black-start, and to improve the control ability of converter and wind turbine during black-start process of wind farm.
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM614

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本文编号：2413670