含风电的电力系统电压稳定性的控制与量化研究
发布时间：2021-01-26 10:24
电力系统电压崩溃,会导致部分、甚至大规模持久的负荷损失,直接影响电力系统运行的可靠性和经济性。无功功率与电力系统电压稳定及电压崩溃情况密切相关,对电力系统稳定运行具有重要意义。无功功率短缺对系统可靠性的影响、考虑系统故障的电网薄弱点识别等问题尚未得到足够的重视。同时随着清洁能源风电的利用率逐年提高,由于风电的随机性和波动性,进一步增大了系统电压失稳的可能性。如何在含风电的电力系统进行无功电压控制优化来有效保障电力系统运行的经济性和安全性就很重要,基于此,本文的研究内容主要包括:1)选取形状参数为2的Weibull分布风速模型,并基于场景分析法,对双馈感应风机进行场景划分,解决了风机出力的不确定问题。基于双馈感应风机内部的无功电压的控制机理,确定了双馈感应风机的无功功率输出极限,将双馈感应作为一个无功源,充分利用了双馈感应风机的无功调节能力。2)关键节点的发电机无功备用容量多少是衡量系统电压稳定裕度的一个重要指标,本文将各个双馈感应风力发电机无功备用的加权和定义为系统的无功备用裕度。在无功补偿过程中,三种控制措施里各个控制变量对无功功率提升的敏感度不同,本文基于灵敏度法计算双馈风电发电机...
【文章来源】： 宋迎兴 电子科技大学
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2-3双馈感应风力发电机的拓扑结构
电子科技大学硕士学位论文12内被认定为恒定值。在含风机的配电网进行动态无功优化时，受到无功补偿设备有限投切次数的影响，风机功率预测曲线不能分为更多的段数，不能动态预测风机出力的变化。针对这一问题，本文通过场景分析法[56]将DFIG的功率特性曲线进行划分：图2-4风机的功率特性曲线图2-4中,表示切入风速，为额定风速，为切出风速，为风机额定功率。风电机组发出的有功功率与风速近似成线性关系，可用如式所示的分段函数来表示：{0,<,<<,<<0,≤(27)根据式可知，根据外部风速不同，可将风力发电机组的运行状态归纳为以下四种场景：1)当风速小于切入风速时，叶片受到的推力小于叶片与转轴之间、转轴与轴承之间的存在的静摩擦力，叶片会静止不动，此时风机的出力为0，处于零功率输出状态场景；2)当风速介于切入风速与额定风速之间时，风机的出力与风速成线性关系，风机出力将随着风速实时变化，此时，风机处于欠额定功率运行状态场景；3)当风速介于额定风速与切出风速之间时，风机处于额定功率运行场景；4)当风速超过切出风速时，为了保护风机的转动设备，避免结构性损伤，风机将启动保护措施不再发电，此时风机处于零功率输出场景；根据式(2-7)，可得风机输出的有功功率的概率密度函数可表示为：
电子科技大学硕士学位论文22第三章基于灵敏度法的含风电电力系统静态电压稳定性的协调控制方法3.1双馈感应风力发电机无功备用裕度双馈感应风力发电机的无功备用是指风机预留的无功可调裕度，可用于快速调节机端电压。在一些紧急情况下，如电力系统发生不对称短路故障，无功备用裕度可用于支持不断恶化的系统电压。基于最大无功出力极限值双馈感应风力发电机的无功备用裕度表达式[65]如下：=(31)式中，表示双馈风力发电机的无功备用裕度；表示双馈风力发电机的最大无功输出极限；表示双馈风力发电机当前的无功功率输出。在实际运行过程中，双馈风力发电机的无功备用裕度是由其自身和电网侧的需求共同决定的。在风机侧，可以由PQ曲线得到。由于总容量是给定的，双馈风力发电机的有功功率的变化往往导致无功功率的变化，从而影响电压的稳定性。图3-1是双馈风力发电机的曲线的示意图。如图3-1所示，双馈风力发电机的曲线是以(3221,0)为中心的半圆。图3-1双馈风力发电机的PQ曲线的示意图图中，绿色虚线表示定子侧无功输出的极限，实线表示双馈感应发电机的曲线。假设风机初始运行在A点，而此时对应的无功备用裕度不能满足最小无功备用裕度的要求，为解决这一问题，常用的有三种解决措施：一是可以适当减少
【参考文献】：
期刊论文
[1]配电网持续无功优化的深度强化学习方法[J]. 李琦,乔颖,张宇精. 电网技术. 2020(04)
[2]基于场景法的配电网有功–无功协调优化[J]. 郑能,丁晓群,管志成,胡瑞馨,缪辉. 电网技术. 2019(05)
[3]REN21《全球可再生能源现状报告2018》[J]. 能源. 2018(07)
[4]2030年后世界能源将走向何方?——全球主要能源展望报告分析[J]. 曹斌,李文涛,杜国敏,吴浩筠. 国际石油经济. 2016(11)
[5]考虑风电相关性的电力系统随机无功备用优化[J]. 方斯顿,程浩忠,宋越,曾平良,姚良忠. 电力自动化设备. 2015(11)
[6]基于细菌觅食算法的含风电场电网无功优化[J]. 徐飞飞,简献忠. 电子科技. 2015(06)
[7]双馈式风力发电机的机电暂态建模[J]. 訾鹏,周孝信,田芳,安宁,侯俊贤,张石,陶向宇. 中国电机工程学报. 2015(05)
[8]基于区间估计的风电出力多场景下静态电压安全域研究[J]. 刘文颖,徐鹏,赵子兰,刘福潮,许园园. 电工技术学报. 2015(03)
[9]基于递推最小二乘法与模型参考自适应法的鼠笼式异步电机转子电阻在线辨识方法[J]. 赵海森,杜中兰,刘晓芳,王庆. 中国电机工程学报. 2014(30)
[10]基于动态潮流的非线性规划法求解电压稳定裕度[J]. 孙辉,李峻,胡姝博,周玮,陈晓东,金晓明,刘淼,李春平. 电力系统保护与控制. 2014(18)
博士论文
[1]含风电场的电力系统功率预测与优化调度研究[D]. 李天.华北电力大学(北京) 2018
[2]计及静态电压稳定性的多目标无功潮流优化[D]. 熊虎岗.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]考虑静态电压稳定的电力系统无功优化方法研究[D]. 赵鹏辉.山东大学 2019
[2]基于改进伪梯度粒子群算法的电力系统无功优化[D]. 雷星雨.东北石油大学 2018
[3]配电网多目标无功优化算法及其应用研究[D]. 李晓利.郑州大学 2018
[4]求解非线性规划问题的原始对偶内点算法[D]. 张慧.吉林大学 2017
[5]PSO算法在电力系统无功优化和经济负荷分配中的应用研究[D]. 刘杰.西南交通大学 2012
本文编号：3000945
【文章来源】： 宋迎兴 电子科技大学
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图2-3双馈感应风力发电机的拓扑结构
电子科技大学硕士学位论文12内被认定为恒定值。在含风机的配电网进行动态无功优化时，受到无功补偿设备有限投切次数的影响，风机功率预测曲线不能分为更多的段数，不能动态预测风机出力的变化。针对这一问题，本文通过场景分析法[56]将DFIG的功率特性曲线进行划分：图2-4风机的功率特性曲线图2-4中,表示切入风速，为额定风速，为切出风速，为风机额定功率。风电机组发出的有功功率与风速近似成线性关系，可用如式所示的分段函数来表示：{0,<,<<,<<0,≤(27)根据式可知，根据外部风速不同，可将风力发电机组的运行状态归纳为以下四种场景：1)当风速小于切入风速时，叶片受到的推力小于叶片与转轴之间、转轴与轴承之间的存在的静摩擦力，叶片会静止不动，此时风机的出力为0，处于零功率输出状态场景；2)当风速介于切入风速与额定风速之间时，风机的出力与风速成线性关系，风机出力将随着风速实时变化，此时，风机处于欠额定功率运行状态场景；3)当风速介于额定风速与切出风速之间时，风机处于额定功率运行场景；4)当风速超过切出风速时，为了保护风机的转动设备，避免结构性损伤，风机将启动保护措施不再发电，此时风机处于零功率输出场景；根据式(2-7)，可得风机输出的有功功率的概率密度函数可表示为：
电子科技大学硕士学位论文22第三章基于灵敏度法的含风电电力系统静态电压稳定性的协调控制方法3.1双馈感应风力发电机无功备用裕度双馈感应风力发电机的无功备用是指风机预留的无功可调裕度，可用于快速调节机端电压。在一些紧急情况下，如电力系统发生不对称短路故障，无功备用裕度可用于支持不断恶化的系统电压。基于最大无功出力极限值双馈感应风力发电机的无功备用裕度表达式[65]如下：=(31)式中，表示双馈风力发电机的无功备用裕度；表示双馈风力发电机的最大无功输出极限；表示双馈风力发电机当前的无功功率输出。在实际运行过程中，双馈风力发电机的无功备用裕度是由其自身和电网侧的需求共同决定的。在风机侧，可以由PQ曲线得到。由于总容量是给定的，双馈风力发电机的有功功率的变化往往导致无功功率的变化，从而影响电压的稳定性。图3-1是双馈风力发电机的曲线的示意图。如图3-1所示，双馈风力发电机的曲线是以(3221,0)为中心的半圆。图3-1双馈风力发电机的PQ曲线的示意图图中，绿色虚线表示定子侧无功输出的极限，实线表示双馈感应发电机的曲线。假设风机初始运行在A点，而此时对应的无功备用裕度不能满足最小无功备用裕度的要求，为解决这一问题，常用的有三种解决措施：一是可以适当减少
【参考文献】：
期刊论文
[1]配电网持续无功优化的深度强化学习方法[J]. 李琦,乔颖,张宇精. 电网技术. 2020(04)
[2]基于场景法的配电网有功–无功协调优化[J]. 郑能,丁晓群,管志成,胡瑞馨,缪辉. 电网技术. 2019(05)
[3]REN21《全球可再生能源现状报告2018》[J]. 能源. 2018(07)
[4]2030年后世界能源将走向何方?——全球主要能源展望报告分析[J]. 曹斌,李文涛,杜国敏,吴浩筠. 国际石油经济. 2016(11)
[5]考虑风电相关性的电力系统随机无功备用优化[J]. 方斯顿,程浩忠,宋越,曾平良,姚良忠. 电力自动化设备. 2015(11)
[6]基于细菌觅食算法的含风电场电网无功优化[J]. 徐飞飞,简献忠. 电子科技. 2015(06)
[7]双馈式风力发电机的机电暂态建模[J]. 訾鹏,周孝信,田芳,安宁,侯俊贤,张石,陶向宇. 中国电机工程学报. 2015(05)
[8]基于区间估计的风电出力多场景下静态电压安全域研究[J]. 刘文颖,徐鹏,赵子兰,刘福潮,许园园. 电工技术学报. 2015(03)
[9]基于递推最小二乘法与模型参考自适应法的鼠笼式异步电机转子电阻在线辨识方法[J]. 赵海森,杜中兰,刘晓芳,王庆. 中国电机工程学报. 2014(30)
[10]基于动态潮流的非线性规划法求解电压稳定裕度[J]. 孙辉,李峻,胡姝博,周玮,陈晓东,金晓明,刘淼,李春平. 电力系统保护与控制. 2014(18)
博士论文
[1]含风电场的电力系统功率预测与优化调度研究[D]. 李天.华北电力大学(北京) 2018
[2]计及静态电压稳定性的多目标无功潮流优化[D]. 熊虎岗.上海交通大学 2008
硕士论文
[1]考虑静态电压稳定的电力系统无功优化方法研究[D]. 赵鹏辉.山东大学 2019
[2]基于改进伪梯度粒子群算法的电力系统无功优化[D]. 雷星雨.东北石油大学 2018
[3]配电网多目标无功优化算法及其应用研究[D]. 李晓利.郑州大学 2018
[4]求解非线性规划问题的原始对偶内点算法[D]. 张慧.吉林大学 2017
[5]PSO算法在电力系统无功优化和经济负荷分配中的应用研究[D]. 刘杰.西南交通大学 2012
本文编号：3000945
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3000945.html
