高比例新能源采用新型并网方式的电网稳定性研究
发布时间：2021-10-08 14:19
新能源以越来越高的比例接入电网是电力系统的发展趋势,高比例的新能源电网在发挥电力电子的快速和灵活调节等优势的同时,也给电网的稳定运行带来新的挑战,主要集中在:（1）新能源换流器缺乏可靠的惯性响应且频率耐受能力较低,导致电网的频率抗扰动能力下降。（2）新能源换流器的暂态电压和电流支撑能力不足,导致新能源的故障穿越能力降低和脱网风险增大。（3）新能源和电网的交互影响容易引发各类振荡事故,且难以提供可靠的正阻尼来抑制振荡。与新能源换流器相比,传统的同步发电机在应对上述挑战时具有较大的优势,现有的大多数基于电力电子控制的应对方案也都希望换流器能够具备同步机的一些优良属性,虽然取得了一定的成效,但不能发挥更好的效果的原因仍然多数归结到电力电子本身。基于此,本文提出一种高比例新能源通过同步电动机-同步发电机（Motor-generator Pair,MGP）并网的新型并网方式,尝试利用同步电机的一些优良属性,如真实的转动惯量和自发的惯性响应、过载和瞬时无功功率支撑能力、通过励磁控制来阻尼振荡等,作为电力电子换流器并网的补充,更好地服务于高比例新能源电网的稳定运行。本文的主要研究内容和创新性成果如下...
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
本文的主要研究内容
２．１．１结构和工作原理??本文提出一种基于同步电动机－同步发电机（Ｍｏｔｏｒ－ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?Ｐａｉｒ，?ＭＧＰ）系??统的新能源并网方式１１２Ｕ｜，如图２－１所示。ＭＧＰ由一台同步电动机和一台同步发??电机构成，两者的转子通过机械轴连接。其中，同步电动机由若干台新能源机组??共同驱动，新能源和同步电动机一起作为原动机，为同步发电机提供机械转矩，??类似于传统火电厂的汽轮机部分；同步发电机将机械能转变为电能后直接并入电??网，和传统火电厂并网方式相同。因此，在稳态运行时，ＭＧＰ中两台同步机的??转子将同吋、同向和同速旋转，这个转速也是电网的同步转速。两台同步机通过??各自的励磁系统（包含ＡＶＲ和ＰＳＳ）实现主要的控制功能。??同步电动机?同步发电机??励磁系统＂ＩＩ＾＂励磁系统?—????同步速????新能源机组—Ｔ＾／?＾?Ｖｊｚ?＿网??（风机、光伏）?—??电磁?机械?￣电磁??转矩?＾转矩?＾?＾转矩??同步电动机?同步发电机??Ｖ?ｖ?）??ＭＧＰ系统??图２－１新能源通过ＭＧＰ并网的结构??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｒｅｎｅｗａｂｌｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ?ａｄｏｐｔｉｎｇ?ＭＧＰ?ｆｏｒ?ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ??图２－２以风机为例，描述了高比例新能源采用ＭＧＰ并网的一种可能的实现??方式。一部分风机作为一个单元，发出的电能经汇聚后驱动一台较大容量的ＭＧＰ??１０??
２．１．１结构和工作原理??本文提出一种基于同步电动机－同步发电机（Ｍｏｔｏｒ－ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?Ｐａｉｒ，?ＭＧＰ）系??统的新能源并网方式１１２Ｕ｜，如图２－１所示。ＭＧＰ由一台同步电动机和一台同步发??电机构成，两者的转子通过机械轴连接。其中，同步电动机由若干台新能源机组??共同驱动，新能源和同步电动机一起作为原动机，为同步发电机提供机械转矩，??类似于传统火电厂的汽轮机部分；同步发电机将机械能转变为电能后直接并入电??网，和传统火电厂并网方式相同。因此，在稳态运行时，ＭＧＰ中两台同步机的??转子将同吋、同向和同速旋转，这个转速也是电网的同步转速。两台同步机通过??各自的励磁系统（包含ＡＶＲ和ＰＳＳ）实现主要的控制功能。??同步电动机?同步发电机??励磁系统＂ＩＩ＾＂励磁系统?—????同步速????新能源机组—Ｔ＾／?＾?Ｖｊｚ?＿网??（风机、光伏）?—??电磁?机械?￣电磁??转矩?＾转矩?＾?＾转矩??同步电动机?同步发电机??Ｖ?ｖ?）??ＭＧＰ系统??图２－１新能源通过ＭＧＰ并网的结构??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｒｅｎｅｗａｂｌｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ?ａｄｏｐｔｉｎｇ?ＭＧＰ?ｆｏｒ?ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ??图２－２以风机为例，描述了高比例新能源采用ＭＧＰ并网的一种可能的实现??方式。一部分风机作为一个单元，发出的电能经汇聚后驱动一台较大容量的ＭＧＰ??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]我国电网支撑可再生能源发展的实践与挑战[J]. 陈国平,李明节,许涛,张剑云,王超. 电网技术. 2017(10)
[3]燃煤发电机组深度调峰运行的能耗特性分析[J]. 张国柱,张钧泰,李亚维,刘明. 电力建设. 2017(10)
[4]张北地区风电汇集区域风机脱网问题探讨[J]. 杜剑行,朱冬雪. 华北电力技术. 2017(09)
[5]直驱风机变流控制系统对次同步频率分量的响应机理研究[J]. 李景一,毕天姝,于钊,张鹏,肖仕武. 电网技术. 2017(06)
[6]绿电7日——青海连续7天全清洁能源供电调查[J]. 青海科技. 2017(02)
[7]国际可再生能源发展与全球能源治理变革[J]. 赵勇强. 宏观经济研究. 2017(04)
[8]规模风电并网条件下火电机组深度调峰的多角度经济性分析[J]. 林俐,邹兰青,周鹏,田欣雨. 电力系统自动化. 2017(07)
[9]新能源并网系统引发的复杂振荡问题及其对策研究[J]. 李明节,于钊,许涛,贺静波,王超,谢小荣,刘纯. 电网技术. 2017(04)
[10]新能源电力系统次同步振荡问题研究综述[J]. 肖湘宁,罗超,廖坤玉. 电工技术学报. 2017(06)
博士论文
[1]风力发电与光伏发电系统小干扰稳定研究[D]. 黄汉奇.华中科技大学 2012
[2]大规模风电场接入电力系统的小干扰稳定性研究[D]. 关宏亮.华北电力大学（河北） 2008
本文编号：3424333
【文章来源】：华北电力大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
本文的主要研究内容
２．１．１结构和工作原理??本文提出一种基于同步电动机－同步发电机（Ｍｏｔｏｒ－ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?Ｐａｉｒ，?ＭＧＰ）系??统的新能源并网方式１１２Ｕ｜，如图２－１所示。ＭＧＰ由一台同步电动机和一台同步发??电机构成，两者的转子通过机械轴连接。其中，同步电动机由若干台新能源机组??共同驱动，新能源和同步电动机一起作为原动机，为同步发电机提供机械转矩，??类似于传统火电厂的汽轮机部分；同步发电机将机械能转变为电能后直接并入电??网，和传统火电厂并网方式相同。因此，在稳态运行时，ＭＧＰ中两台同步机的??转子将同吋、同向和同速旋转，这个转速也是电网的同步转速。两台同步机通过??各自的励磁系统（包含ＡＶＲ和ＰＳＳ）实现主要的控制功能。??同步电动机?同步发电机??励磁系统＂ＩＩ＾＂励磁系统?—????同步速????新能源机组—Ｔ＾／?＾?Ｖｊｚ?＿网??（风机、光伏）?—??电磁?机械?￣电磁??转矩?＾转矩?＾?＾转矩??同步电动机?同步发电机??Ｖ?ｖ?）??ＭＧＰ系统??图２－１新能源通过ＭＧＰ并网的结构??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｒｅｎｅｗａｂｌｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ?ａｄｏｐｔｉｎｇ?ＭＧＰ?ｆｏｒ?ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ??图２－２以风机为例，描述了高比例新能源采用ＭＧＰ并网的一种可能的实现??方式。一部分风机作为一个单元，发出的电能经汇聚后驱动一台较大容量的ＭＧＰ??１０??
２．１．１结构和工作原理??本文提出一种基于同步电动机－同步发电机（Ｍｏｔｏｒ－ｇｅｎｅｒａｔｏｒ?Ｐａｉｒ，?ＭＧＰ）系??统的新能源并网方式１１２Ｕ｜，如图２－１所示。ＭＧＰ由一台同步电动机和一台同步发??电机构成，两者的转子通过机械轴连接。其中，同步电动机由若干台新能源机组??共同驱动，新能源和同步电动机一起作为原动机，为同步发电机提供机械转矩，??类似于传统火电厂的汽轮机部分；同步发电机将机械能转变为电能后直接并入电??网，和传统火电厂并网方式相同。因此，在稳态运行时，ＭＧＰ中两台同步机的??转子将同吋、同向和同速旋转，这个转速也是电网的同步转速。两台同步机通过??各自的励磁系统（包含ＡＶＲ和ＰＳＳ）实现主要的控制功能。??同步电动机?同步发电机??励磁系统＂ＩＩ＾＂励磁系统?—????同步速????新能源机组—Ｔ＾／?＾?Ｖｊｚ?＿网??（风机、光伏）?—??电磁?机械?￣电磁??转矩?＾转矩?＾?＾转矩??同步电动机?同步发电机??Ｖ?ｖ?）??ＭＧＰ系统??图２－１新能源通过ＭＧＰ并网的结构??Ｆｉｇ．２－１?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｒｅｎｅｗａｂｌｅ?ｅｎｅｒｇｙ?ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ?ａｄｏｐｔｉｎｇ?ＭＧＰ?ｆｏｒ?ｇｒｉｄ－ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ??图２－２以风机为例，描述了高比例新能源采用ＭＧＰ并网的一种可能的实现??方式。一部分风机作为一个单元，发出的电能经汇聚后驱动一台较大容量的ＭＧＰ??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]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)
[2]我国电网支撑可再生能源发展的实践与挑战[J]. 陈国平,李明节,许涛,张剑云,王超. 电网技术. 2017(10)
[3]燃煤发电机组深度调峰运行的能耗特性分析[J]. 张国柱,张钧泰,李亚维,刘明. 电力建设. 2017(10)
[4]张北地区风电汇集区域风机脱网问题探讨[J]. 杜剑行,朱冬雪. 华北电力技术. 2017(09)
[5]直驱风机变流控制系统对次同步频率分量的响应机理研究[J]. 李景一,毕天姝,于钊,张鹏,肖仕武. 电网技术. 2017(06)
[6]绿电7日——青海连续7天全清洁能源供电调查[J]. 青海科技. 2017(02)
[7]国际可再生能源发展与全球能源治理变革[J]. 赵勇强. 宏观经济研究. 2017(04)
[8]规模风电并网条件下火电机组深度调峰的多角度经济性分析[J]. 林俐,邹兰青,周鹏,田欣雨. 电力系统自动化. 2017(07)
[9]新能源并网系统引发的复杂振荡问题及其对策研究[J]. 李明节,于钊,许涛,贺静波,王超,谢小荣,刘纯. 电网技术. 2017(04)
[10]新能源电力系统次同步振荡问题研究综述[J]. 肖湘宁,罗超,廖坤玉. 电工技术学报. 2017(06)
博士论文
[1]风力发电与光伏发电系统小干扰稳定研究[D]. 黄汉奇.华中科技大学 2012
[2]大规模风电场接入电力系统的小干扰稳定性研究[D]. 关宏亮.华北电力大学（河北） 2008
本文编号：3424333
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