分散式风电无功电压协调控制策略研究

发布时间：2019-09-28 06:46

【摘要】：随着风电渗透率的提升和电网传输容量的限制,风电大规模集中开发面临严重的“弃风”现象。分散式风电规模小,发出的电能直接输入配电网就地消纳,无需远距离输电,可解决集中式并网限电问题。但是,配电网网架结构相对薄弱,风速随机性、波动性引起的风电机组有功出力的变化势必会对配电网电压带来重大影响。然而,配电网的配套设施又较为匮乏,因此有必要发挥分散式风电无功电压调节能力参与配电网的无功电压控制。本文针对分散式风电无功电压控制问题,从理论分析、控制策略设计、仿真验证三个方面进行研究。首先,针对当前主流风电机组-双馈风电机组建立详细的数学模型,分析其发电原理以及详细的控制策略,在此基础上进一步分析双馈风电机组的无功功率极限以及基本的无功控制策略。考虑到分散式风电接入对配电网电压的影响,分析了分散式风电功率波动与配电网电压之间的关系,并且研究了含分散式风电的配电网电压分布计算方法。其次,本文将分层无功电压控制策略进行改进应用到分散式风电并网系统中。改进的控制策略选取配电网电压偏差最严重的节点作为控制节点并进行无功整定得到无功指令值,无功指令值的分配包括不同节点之间、同一节点不同风电机组之间、风电机组内部(双馈机组)三个层次,不同节点之间按灵敏度大小进行无功指令值分配;同一节点不同机组之间按机组无功容量分配无功指令值;双馈机组内部定子侧优先分配无功指令值。另外,考虑到分散式风电机组与配电网中原有的无功补偿设备、调压设备之间的协调控制策略,本文对有载调压变压器(OLTC)建立了详细的数学模型并分析了控制原理,在此基础上采用协调控制策略使得分散式风电机组与有载调压变压器有序配合,实现配电网电压调整。最后,在PSCAD中进行仿真验证。仿真结果表明改进的控制策略更加适合于分散式风电系统,能够充分利用多台风电机组的无功输出能力,更为有效地改善配电网电压。风电机组与有载调压变压器之间的协调控制避免了电压调节的盲目性,增强了电网对电压波动的抵御性。本文所提控制策略对分散式风电机组接入配电网无功控制的研究具有重要意义,可以在实践中不断优化。
【图文】：

趋势图,风力发电,装机容量,趋势图

类对能源的需求与消耗随着社会生产力的不断进步以及经济的迅速俱增的趋势。煤炭、石油以及天然气等日益枯竭的化石燃料的使用给了严重的环境污染[1]。面对环境恶化和能源危机的双重考验，对绿色生能源的大力开发与利用，，已成为世界各国的基本共识和应对策略[2]统能源依旧在世界能源结构中占据主要地位，但其开发利用的增长速于可再生能源开发利用的增长速度[3]。其中，风能作为最具规模化开生能源在自然界中的储量巨大，据世界气象组织估计，太阳辐射到地.5%转变为风能，按此推算，全球风能总量为 2.74×109MW，其中可利约为 2.7×107MW[4]。力是现代能源供应的主要形式之一。随着科技的进步，风电设备的研成熟，风力发电的成本已经非常接近常规能源[5]，这更加促进了全球速发展。图 1-1 为近 10 年来世界风电发展趋势图，据全球风能理事会据，2015 年全球风电产业新增装机容量达 63013MW，同比增长 22%长 17%，累计装机容量达到 432419MW。

趋势图,发电装机容量,趋势图,国风

华北电力大学硕士学位论文国风力资源丰富，理论储量值达到 40 亿千瓦以上。21 世纪是中国风时期，这一阶段政府陆续颁布了一些鼓励政策，大力扶持风电事业丰富的风能资源以及科技的不断创新，使得我国风电装机容量跃居全015 年中国风力发电装机容量趋势如图 1-2 所示，由图可知中国风电正在稳步快速增长。《2015 中国风电发展报告》指出，2015 年全国新到 30800MW，约占全球新增装机容量的 48.88%。截止到 2015 年，容量达到 14541MW，同比增长 26.87%。
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM614

【参考文献】