含规模化新能源的区域网频率稳定性分析及控制优化策略研究

发布时间：2020-09-30 00:39

　　 随着风电、光伏等新能源功率大规模并网,区域电网内传统调频机组不仅需要满足内部用电负荷变化带来的调频容量需求,还需要快速跟踪应对间歇性新能源功率波动所额外增添的调频压力,对区域网频率稳定造成了极大的威胁,同样也限制了新能源的接入比例。因此,本文从维持区域网频率稳定的角度出发,以宁夏区域电网为例,通过仿真实例深入研究了风光功率波动对宁夏区域电网频率稳定的影响,并以电网频差不超过±0.1Hz为约束条件,提出了规模化新能源功率并网背景下区域网频率波动控制的有效方法。首先,针对宁夏电网当前面临的大规模新能源就地消纳问题,结合该电网实际电源负荷结构特点,建立了考虑风光功率波动的区域网频率控制分析系统模型,并重点考虑了其主要调频机组—火电机组详细结构与主要控制逻辑、水轮机参与调频模型以及多机并网的系统结构。该系统模型能够真实反映出新能源功率波动及负荷突变时区域网的实际调频动态特性,为后续研究规模化风光功率波动对宁夏区域电网频率稳定性分析和控制优化策略奠定了基础。接着,从扰动源头出发,结合实测数据,分别在秒级和分钟级时间尺度上分析了现有风光功率及负荷的波动特性,提出了将风光发电功率当成“负”负荷的等效负荷研究方式,定性分析了间歇性风光功率接入可能给宁夏电网频率稳定带来的问题,并结合所建区域电网频率控制系统模型,以频差波动限值为约束条件,在不同负荷场景下,定量仿真得到了引起宁夏电网频差波动超限的风光功率突变域,并以此为基础,分别从一二次调频角度分析,得出目前限制规模化新能源接入的制约因素,进而为后文有针对性地制定改善网频波动的控制优化策略奠定基础。然后,针对由电网传统调频能力不足导致网频波动过大的问题,在其原有基础上分别提出了优化策略。对于秒级低幅风光功率波动分量,在保证发电机组安全稳定运行的前提下,采用以电网频差为自变量的变调差系数和以频差变化率作为微分前馈信号的一次调频综合控制优化策略来提高电网内并网机组的一次调频能力;对于分钟级高幅风光功率波动分量,将考虑了预测误差影响的风光功率预测值引入AGC前馈通道,从而提升并网AGC机组的二次调频能力。并分别通过实例仿真,验证了以上两种优化策略的有效性。最后,为进一步抑制由新能源功率波动引起的大频差扰动,本文在以传统调频控制优化为主导的基础上,分别提出了在电网侧配置电池储能参与辅助一次调频控制和在需求侧结合电解铝负荷调节的辅助调频策略,以主辅协调配合的方式最大程度提升电网整体调频性能,并采用模型仿真手段分别验证了以上两种辅助调频方式的有效性。
【学位单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM712
【部分图文】：

我国近五年风力发电和光伏发电累计并网容量[4]

2图 1-2 我国近五年风力发电和光伏发电逐年发电量[4]图 1-3 2017 年全国电源类型结构占比饼状图[5]火电58%水电19%风电9%太阳能发电7%气电5%核电2%火电水电风电太阳能发电气电核电

017年全国电源类型结构占比饼状图

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本文编号：2830493