大规模风电场近距离直流外送系统特性研究

发布时间：2017-10-07 11:59

  本文关键词：大规模风电场近距离直流外送系统特性研究

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【摘要】：随着生态环境的持续恶化和常规能源的逐渐枯竭,开发利用无污染的可再生能源已逐渐成为缓解全球能源危机和世界各国能源发展战略的重要方向。近年来,风力发电作为最主要的新能源技术发展迅速。我国风能富集地区远离负荷中心,因而建设大规模远距离的直流外送通道将很大程度地缓解当地风电消纳低效的现状。为了确保大规模风电通过直流输电的安全稳定送出,研究直流系统的功率调节以及故障等扰动对送端近距离风电场稳定运行的影响有着重要的现实意义。本文首先对组成大规模风电直流外送系统的双馈风电场、LCC-HVDC直流输电、火电机组等部分的数学模型和运行原理进行了理论分析,并基于PSCAD/EMTDC仿真软件验证了系统各部分控制策略的正确性,揭示了系统的稳态和暂态特性。其次,从电压暂态特性角度分析大规模风电场与直流换流站近电气距离并网系统故障扰动后的行为特性,重点评估了直流功率调节与闭锁故障对风电场可靠并网的威胁,并从优化控制系统的角度提出一种基于STATCOM动态无功支撑与DFIG换流器无功出力的协调控制策略,通过提供与电压波动幅度相匹配的无功支撑稳定交流母线电压,同时采用直流Chopper回路有效地抑制了DFIG的直流电容受到的暂态冲击。最后,通过电磁暂态仿真表明所提出的控制策略能够保证近距离DFIG风电场的故障穿越性能,协助电网电压快速恢复稳定,确保通过直流送出的近距离DFIG风电场可靠并网。
【关键词】：双馈风电场 近距离直流外送 相控换流器型直流输电 故障穿越 协调控制策略
【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】：2016
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 世界风电发展现状及展望10-13
• 1.2.1 世界风能利用发展历程与现状10-11
• 1.2.2 我国风能利用发展历程与现状11-12
• 1.2.3 全球风能利用前景预测与分析12-13
• 1.3 国内外风电并网与外送技术发展与研究现状13-19
• 1.3.1 风力发电技术发展现状与前景13-14
• 1.3.2 风电并网运行和控制研究现状14-15
• 1.3.3 大规模风电基地运行现状与问题15-16
• 1.3.4 电直流外送技术研究现状与分析16-19
• 1.4 本文的研究内容与成果19-20
• 第2章 大规模风电场近距离直流外送的系统建模20-37
• 2.1 双馈风电场的模型建立与分析20-33
• 2.1.1 概述20-21
• 2.1.2 双馈风机的模型建立21-28
• 2.1.3 双馈风机的矢量控制方法28-32
• 2.1.4 双馈风电场的单机等值建模32-33
• 2.2 直流输电系统的模型建立与分析33-34
• 2.2.1 概述33
• 2.2.2 LCC-HVDC直流输电系统的模型建立33-34
• 2.2.3 LCC-HVDC直流输电系统的控制方式34
• 2.3 火电机组的模型建立与分析34-36
• 2.3.1 汽轮机原动机的数学模型34-35
• 2.3.2 汽轮机调速器的数学模型35-36
• 2.4 小结36-37
• 第3章 大规模风电场近距离直流外送系统的稳态特性37-45
• 3.1 概述37
• 3.2 系统稳态特性分析与仿真校验37-44
• 3.2.1 双馈风机的模型仿真校验37-40
• 3.2.2 直流输电系统的模型仿真校验40-42
• 3.2.3 火电机组的模型仿真校验42
• 3.2.4 系统稳态特性仿真校验42-44
• 3.3 小结44-45
• 第4章 大规模风电场近距离直流外送系统的故障特性45-57
• 4.1 电压暂态分析与控制特性45-49
• 4.1.1 风电场电压穿越特性研究45-47
• 4.1.2 送端交流系统无功电压暂态分析47
• 4.1.3 电网电压对称骤升时DFIG暂态分析47-49
• 4.2 DFIG风电场故障穿越特性研究49-52
• 4.2.1 概述49-50
• 4.2.2 DFIG换流器改进无功控制策略50-51
• 4.2.3 DFIG的高电压穿越协调控制策略51-52
• 4.3 仿真校验52-56
• 4.3.1 各子系统模型建立52-53
• 4.3.2 仿真验证53-56
• 4.4 小结56-57
• 第5章 结论与展望57-58
• 参考文献58-62
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果62-63
• 致谢63

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本文编号：987707