风电暂态穿越控制特性及其对电网暂态稳定性的影响研究

发布时间：2017-11-03 12:29

  本文关键词：风电暂态穿越控制特性及其对电网暂态稳定性的影响研究

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【摘要】：新能源的发展使得风电在电网中所占的比例越来越大,大规模风电并网给电网的安全稳定性带来了新的挑战。其中含大规模风电并网电力系统的大扰动稳定性是一个迫切需要解决的问题。从电网角度来说,要求风机具有故障穿越能力,维持其不脱网运行,是维持电网安全稳定运行的基本保障之一;从风机角度来说,保证风电机组安全稳定运行是其故障穿越的前提条件。因此,本文从风电机组和电网两个层面的安全稳定性出发,研究了风电机组的暂态穿越控制特性以及其对电网暂态稳定性的影响。基于直驱永磁风力发电机(PMSG)工作原理和通用控制策略,在PSCAD/EMTDC中建立了PMSG详细仿真模型,基于此模型,分析了PMSG在低电压故障过程中由直流侧输入输出功率不平衡引起的直流母线过电压和网侧变流器过电流的问题。针对PMSG低电压故障暂态问题,通过仿真分析研究了目前采用的直流侧加卸荷电阻保护电路、网侧变流器提供无功补偿、减出力控制三种低电压穿越技术的作用特点及相应的风机暂态穿越特性。在此基础上,提出了一种将上述三种控制策略协调使用的低电压穿越控制策略,该控制策略在各种电压跌落情况下均能控制发电机转速和直流侧电容电压在安全范围之内,有效的解决了PMSG风电机组的低电压穿越问题。将风电场等值模型接入三机九节点模型系统中,研究了风电渗透率、风电场接入位置以及风电并网电气距离对系统暂态稳定性的影响。研究结果表明:系统发生特定故障时,风场等容量替换失稳机组比替换非失稳机组更加有利于系统维持稳定,且替换失稳机组时,随着风电渗透率的增加,系统的暂态稳定性增强;同时,风电场接入位置越靠近失稳的同步发电机,系统的暂态稳定性越差;风电并网电气距离越大,系统的暂态稳定性越差。为了进一步提高含风电电力系统的的暂态稳定性,文中研究了不同类型无功补偿装置对系统稳定性的影响。研究表明:风电场加装STATCOM和SVC均能有效提高系统的暂态稳定性,且STATCOM的无功调节能力和响应速度优于同等容量的SVC。
【关键词】：风电并网 低电压穿越 暂态稳定性 无功补偿 STATCOM
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614;TM712
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 1 绪论9-19
• 1.1 研究背景与意义9-10
• 1.2 风电发展概况10-15
• 1.3 国内外研究现状15-17
• 1.4 本文的主要工作17-19
• 2 直驱型永磁风力发电机组的建模与故障暂态研究19-42
• 2.1 风力机的建模与仿真19-24
• 2.2 网侧PWM变流器的建模与仿真24-31
• 2.3 机侧PWM变流器的建模与仿真31-36
• 2.4 中间直流环节的数学模型36-37
• 2.5 桨距角的控制策略37-38
• 2.6 PMSG故障暂态特性分析38-41
• 2.7 本章小结41-42
• 3 直驱永磁风力发电系统低电压穿越技术研究42-64
• 3.1 国内外低电压穿越标准42-44
• 3.2 基于直流侧保护电路的低电压穿越技术研究44-51
• 3.3 基于网侧变流器无功补偿控制的低电压穿越技术研究51-53
• 3.4 基于减出力控制的方法研究53-58
• 3.5 基于协调控制的低电压穿越技术研究58-63
• 3.6 本章小结63-64
• 4 风电并网对系统暂态稳定性的影响64-77
• 4.1 概述64
• 4.2 风电渗透率对系统暂态稳定性的影响64-73
• 4.3 风电场接入位置对系统暂态稳定性的影响73-75
• 4.4 风电并网电气距离对系统暂态稳定性影响75-76
• 4.5 本章小结76-77
• 5 基于风电场无功控制提高系统暂态稳定性方法研究77-86
• 5.1 SVC和STATCOM的原理与数学模型77-81
• 5.2 利用SVC和STATCOM提高系统的暂态稳定性81-85
• 5.3 本章小结85-86
• 6 结论与展望86-88
• 6.1 工作总结86-87
• 6.2 工作展望87-88
• 致谢88-90
• 参考文献90-97
• 附录 攻读硕士学位期间发表的论文97

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨海霞;;中国风电新增装机创历史新高[J];中国投资;2015年03期

2 林香红;高健;刘彬;韦有周;;全球海上风电产业发展现状及对我国的启示[J];生态经济;2014年10期

3 张明理;徐建源;李佳珏;;含高渗透率风电的送端系统电网暂态稳定研究[J];电网技术;2013年03期

4 戴慧珠;迟永宁;;国内外风电并网标准比较研究[J];中国电力;2012年10期

5 杨玉新;刘观起;杜宝星;游晓科;;永磁直驱风电机组低电压穿越技术的研究[J];电力学报;2012年02期

6 张琳;仇卫东;;大规模风电脱网事故的几点思考[J];电力建设;2012年03期

7 李建林;徐少华;;直接驱动型风力发电系统低电压穿越控制策略[J];电力自动化设备;2012年01期

8 向异;孙骁强;张小奇;段乃欣;;2·24甘肃酒泉大规模风电脱网事故暴露的问题及解决措施[J];华北电力技术;2011年09期

9 卢强;;充分利用可再生能源 中国不会有能源危机[J];中国电力;2011年09期

10 郭学英;金晓林;;基于超级电容器的风电系统低电压穿越特性研究[J];电工电气;2010年10期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 陈瑶;直驱型风力发电系统全功率并网变流技术的研究[D];北京交通大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前1条

1 肖磊;直驱型永磁风力发电系统低电压穿越技术研究[D];湖南大学;2009年

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本文编号：1136207