基于广义短路比的高比例新能源并网系统稳定裕度提升方法
发布时间：2021-08-05 21:22
基于新能源发电良好的环境友好特性,开发和利用新能源逐步成为世界各国电力能源发展的新方向。新能源机组通过电力电子设备并入电网,具有控制灵活、响应迅速等优点,但也带来了设备惯量较小、抗扰动能力较弱的问题。尤其在大规模新能源机组多点并入交流电网时,交流电网强度相对变弱,新能源机组之间以及机组与交流电网之间呈现出复杂的耦合关系,可能引发一系列振荡问题,阻碍了新能源发电技术的应用和发展,目前亟需合适的指标刻画该类高比例新能源并网系统的电网强度。短路比是分析交直流系统静态稳定的重要指标,后被推广至分析新能源机组并网系统小干扰稳定性。广义短路比进一步考虑了系统间耦合,分析了电力电子多馈入系统的小干扰稳定性机理,解决了短路比指标在多馈入系统中的不适用性。基于广义短路比指标从电网强度角度对小干扰稳定性的精确刻画,本文对该指标的主要影响因素进行了分析,通过广义短路比对主要影响因素的灵敏度得到高比例新能源并网系统稳定裕度提升方法,指导系统规划与控制问题。本文的主要研究内容和成果如下:（1）通过并网容量状态优化提升系统稳定裕度,探究高比例新能源并网系统一定小干扰稳定裕度要求下的并网容量极限。通过广义短路比对各...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型参数下阻尼比与广义短路比的对应关系
浙江大学硕士学位论文高比例新能源并网系统并网容量极限计算方法33定系统要求的广义短路比为4.89，偏差设定值为0.001，最大迭代次数为1000。结算结果显示风电机组并网系统并网容量极限为6.81p.u.，对应1-3母线连接的各风电机组并网容量状态分别为3.41p.u.、2.04p.u.和1.36p.u.，即并网容量矩阵SB=diag(3.41,2.04,1.36)p.u.。表3-1直驱风机控制参数参数数值参数数值基准容量S1500kVA功率外环PI参数Kipq10基准电压UB690V电流内环PI环节参数Kpi0.3风机额定容量SB1500kVA电流内环PI环节参数Kii10直流线路基准电压UBdc1100kV锁相环PI环节参数Kppll30直流电容标幺值Cdc0.038p.u.锁相环PI环节参数Kipll3400滤波电感标幺值Lf0.05p.u.前馈滤波参数0.02滤波电容标幺值Cf0.05p.u.有功功率输出标幺值1功率外环PI参数Kppq0.1无功功率输出标幺值0表3-2交流电网拓扑结构和参数节点i节点j阻抗/p.u.节点i节点j阻抗/p.u.120.4240.064130.5340.096150.06460.0213.4.1等广义短路比灵敏度方法验证图3-4等广义短路比灵敏度方法下系统主导特征根随并网容量变化轨迹
浙江大学硕士学位论文高比例新能源并网系统并网容量极限计算方法34首先验证本章所提等广义短路比灵敏度方法求得的风电机组并网系统并网容量极限满足优化问题(3.8)约束。图3-4为系统主导特征根（对应锁相环环节）随并网容量变化的轨迹，可知并网容量极限达到6.81p.u.时广义短路比数值为4.89，且系统主导特征根位于复平面左侧，满足优化问题要求。随后验证并网容量极限对应的各风电机组并网容量状态满足最优性条件，即式(3.11)中等广义短路比灵敏度原则，该最优性原则要求广义短路比对各风电机组并网容量的灵敏度均相等。图3-5为广义短路比对各风电机组并网容量的灵敏度随系统并网容量的变化轨迹，可知并网容量达到极限6.81p.u.时各灵敏度数值均相等，为-1.63。图3-5等广义短路比灵敏度方法下灵敏度随并网容量变化轨迹进而验证等广义短路比灵敏度方法求得的风电机组并网系统并网容量极限为与初始并网容量状态无关。设置不同的风电机组并网容量初始状态，分别为SB1=diag(1,1,1)、SB2=diag(0.85,1.1,0.6)、SB3=diag(0.1,2,0.3)，由图3-6可知不同初始状态求得的并网容量极限及状态均相同。
【参考文献】：
期刊论文
[1]兼具环流抑制与无功补偿的SVG控制策略研究[J]. 许其品,张成龙,周百灵,马翔匀. 电力电子技术. 2019(06)
[2]含异构分布式电源的微电网无功功率分散分层控制策略[J]. 赵梓杉,蒙志全,章雷其,赵睿,辛焕海. 电力系统自动化. 2019(11)
[3]基于广义短路比的光伏多馈入系统容量优化方法[J]. 黄锐,兰洲,辛焕海,董炜,袁辉. 电力系统自动化. 2019(03)
[4]特高压直流闭锁引发送端电网过频的系统保护方案[J]. 邵广惠,侯凯元,王克非,夏德明,刘明松,刘永奇. 电力系统自动化. 2018(22)
[5]基于广义短路比的电力电子多馈入系统小干扰概率稳定评估[J]. 王冠中,董炜,辛焕海,朱承治. 电力系统自动化. 2018(18)
[6]采用阻抗分析方法的并网逆变器稳定性研究综述[J]. 陈新,王赟程,龚春英,孙建,何国庆,李光辉,汪海蛟. 中国电机工程学报. 2018(07)
[7]DFIG风电场并网引发多机电力系统次同步振荡开环模式分析方法[J]. 陈晨,杜文娟,王海风. 中国电机工程学报. 2018(14)
[8]变流器并网系统振荡与原–对偶复电路分析[J]. 董炜,辛焕海,李子恒,甘德强,袁小明,黄伟,王康. 中国电机工程学报. 2017(22)
[9]大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术综述[J]. 马进,赵大伟,钱敏慧,朱凌志,姚良忠,汪宁渤. 电网技术. 2017(10)
[10]“9·19”锦苏直流双极闭锁事故华东电网频率特性分析及思考[J]. 李兆伟,吴雪莲,庄侃沁,王亮,缪源诚,李碧君. 电力系统自动化. 2017(07)
博士论文
[1]弱同步电网中新能源并网系统的复电路建模与小干扰稳定性分析[D]. 董炜.浙江大学 2019
[2]多直流馈入系统特性及其评估方法研究[D]. 郭小江.天津大学 2013
[3]多馈入直流系统电压相互作用及其影响[D]. 陈修宇.华北电力大学 2012
硕士论文
[1]弱电网情况下光伏并网逆变器的稳定性研究[D]. 蔡蒙蒙.天津大学 2014
[2]双馈风电机组动态建模及应用研究[D]. 丁一.华北电力大学 2014
本文编号：3324481
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
典型参数下阻尼比与广义短路比的对应关系
浙江大学硕士学位论文高比例新能源并网系统并网容量极限计算方法33定系统要求的广义短路比为4.89，偏差设定值为0.001，最大迭代次数为1000。结算结果显示风电机组并网系统并网容量极限为6.81p.u.，对应1-3母线连接的各风电机组并网容量状态分别为3.41p.u.、2.04p.u.和1.36p.u.，即并网容量矩阵SB=diag(3.41,2.04,1.36)p.u.。表3-1直驱风机控制参数参数数值参数数值基准容量S1500kVA功率外环PI参数Kipq10基准电压UB690V电流内环PI环节参数Kpi0.3风机额定容量SB1500kVA电流内环PI环节参数Kii10直流线路基准电压UBdc1100kV锁相环PI环节参数Kppll30直流电容标幺值Cdc0.038p.u.锁相环PI环节参数Kipll3400滤波电感标幺值Lf0.05p.u.前馈滤波参数0.02滤波电容标幺值Cf0.05p.u.有功功率输出标幺值1功率外环PI参数Kppq0.1无功功率输出标幺值0表3-2交流电网拓扑结构和参数节点i节点j阻抗/p.u.节点i节点j阻抗/p.u.120.4240.064130.5340.096150.06460.0213.4.1等广义短路比灵敏度方法验证图3-4等广义短路比灵敏度方法下系统主导特征根随并网容量变化轨迹
浙江大学硕士学位论文高比例新能源并网系统并网容量极限计算方法34首先验证本章所提等广义短路比灵敏度方法求得的风电机组并网系统并网容量极限满足优化问题(3.8)约束。图3-4为系统主导特征根（对应锁相环环节）随并网容量变化的轨迹，可知并网容量极限达到6.81p.u.时广义短路比数值为4.89，且系统主导特征根位于复平面左侧，满足优化问题要求。随后验证并网容量极限对应的各风电机组并网容量状态满足最优性条件，即式(3.11)中等广义短路比灵敏度原则，该最优性原则要求广义短路比对各风电机组并网容量的灵敏度均相等。图3-5为广义短路比对各风电机组并网容量的灵敏度随系统并网容量的变化轨迹，可知并网容量达到极限6.81p.u.时各灵敏度数值均相等，为-1.63。图3-5等广义短路比灵敏度方法下灵敏度随并网容量变化轨迹进而验证等广义短路比灵敏度方法求得的风电机组并网系统并网容量极限为与初始并网容量状态无关。设置不同的风电机组并网容量初始状态，分别为SB1=diag(1,1,1)、SB2=diag(0.85,1.1,0.6)、SB3=diag(0.1,2,0.3)，由图3-6可知不同初始状态求得的并网容量极限及状态均相同。
【参考文献】：
期刊论文
[1]兼具环流抑制与无功补偿的SVG控制策略研究[J]. 许其品,张成龙,周百灵,马翔匀. 电力电子技术. 2019(06)
[2]含异构分布式电源的微电网无功功率分散分层控制策略[J]. 赵梓杉,蒙志全,章雷其,赵睿,辛焕海. 电力系统自动化. 2019(11)
[3]基于广义短路比的光伏多馈入系统容量优化方法[J]. 黄锐,兰洲,辛焕海,董炜,袁辉. 电力系统自动化. 2019(03)
[4]特高压直流闭锁引发送端电网过频的系统保护方案[J]. 邵广惠,侯凯元,王克非,夏德明,刘明松,刘永奇. 电力系统自动化. 2018(22)
[5]基于广义短路比的电力电子多馈入系统小干扰概率稳定评估[J]. 王冠中,董炜,辛焕海,朱承治. 电力系统自动化. 2018(18)
[6]采用阻抗分析方法的并网逆变器稳定性研究综述[J]. 陈新,王赟程,龚春英,孙建,何国庆,李光辉,汪海蛟. 中国电机工程学报. 2018(07)
[7]DFIG风电场并网引发多机电力系统次同步振荡开环模式分析方法[J]. 陈晨,杜文娟,王海风. 中国电机工程学报. 2018(14)
[8]变流器并网系统振荡与原–对偶复电路分析[J]. 董炜,辛焕海,李子恒,甘德强,袁小明,黄伟,王康. 中国电机工程学报. 2017(22)
[9]大规模新能源接入弱同步支撑直流送端电网的运行控制技术综述[J]. 马进,赵大伟,钱敏慧,朱凌志,姚良忠,汪宁渤. 电网技术. 2017(10)
[10]“9·19”锦苏直流双极闭锁事故华东电网频率特性分析及思考[J]. 李兆伟,吴雪莲,庄侃沁,王亮,缪源诚,李碧君. 电力系统自动化. 2017(07)
博士论文
[1]弱同步电网中新能源并网系统的复电路建模与小干扰稳定性分析[D]. 董炜.浙江大学 2019
[2]多直流馈入系统特性及其评估方法研究[D]. 郭小江.天津大学 2013
[3]多馈入直流系统电压相互作用及其影响[D]. 陈修宇.华北电力大学 2012
硕士论文
[1]弱电网情况下光伏并网逆变器的稳定性研究[D]. 蔡蒙蒙.天津大学 2014
[2]双馈风电机组动态建模及应用研究[D]. 丁一.华北电力大学 2014
本文编号：3324481
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