双馈风电机组最优发电控制及气电联合仿真

发布时间：2020-05-25 06:04

【摘要】：在全球能源枯竭与生态环境恶化的背景下,以风能为主要代表的绿色能源得到了世界各国的普遍关注与大力发展。作为当今社会最具经济价值的绿色可再生能源,风能在近几十年得到了快速发展,其控制技术已相对成熟,在电力系统中初步形成市场竞争力。目前风电行业的研究热点转移到充分挖掘风电机组潜力、优化发电质量、降低风电成本方面,本文针对变速恒频双馈异步风电机组这种当前主流机型展开研究。在风力发电系统中,整机控制系统是机组运行的核心,而最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)控制是整机控制中应用最为广泛的技术。以机组最大功率曲线为基础的MPPT控制在实际应用中常出现曲线偏移问题,影响了风电机组的发电性能。另外,对于风电机组建模仿真方面的研究,目前多数机组建模仍停留在单一平台,有必要充分利用不同仿真平台优势建立风电机组精细化模型并进行硬件在环仿真。因此,本文首先研究了风电机组MPPT控制中最大功率曲线偏移自校正控制问题,进而研究了基于Bladed与RTDS跨学科、多平台联合仿真的问题,最后利用联合仿真平台对提出的控制策略进行了仿真验证。本文研究的关键内容及主要工作有:(1)分析双馈风电机组的运行特性与功率情况,推导最大功率点跟踪控制的原理及实现方法,分析比较几种主流控制算法的原理及适用性,指出目前广泛使用的基于最大功率/最佳转矩曲线的反馈算法是较理想的方法。(2)分析风电机组最大功率曲线在实际应用中出现偏移的原因,并提出了基于单纯形算法的功率曲线自校正算法,以机组C_p值作为性能函数对机组功率跟踪系数进行在线调整,该方法可快速有效实现机组功率曲线的自校正,优化机组发电性能(3)搭建了主控制器硬件在环Bladed+RTDS双馈风电机组联合仿真平台,对系统软硬件及机组模型进行了详细介绍,并在该平台上实现了多组仿真验证。
【图文】：

能源,化石燃料,等化,世界各国

石油、煤炭、天然气等化石燃料在能源消耗总量中占据绝大比例，如图1-1 所示。人类社会发展过度依赖化石能源，不仅造成了能源紧张、环境污染、气候变化等全球性危机，同时还进一步激化了更多经济、政治、社会问题，社会形势日益严重[2]。图 1- 1世界能源结构变化Fig.1-1 Changes of the world energy resource structure消耗化石燃料引发的种种问题已引起了人们的广泛关注与重视，世界各国都相应地制定了可再生能源发展政策，借以摆脱对化石燃料的依赖。以新一轮能源变革为契机，加快建立经济高效、安全可靠、清洁环保的现代能源供应体系，成为世界各国共同的战略目标[2]。中国作为当今世界第二大经济体，经过三十年的改革开放，国内经济已得到飞速发展，中国社会进入了全面建成小康社会决胜阶段。但是中国经济飞速发展的代价就是能源的大量消耗，尤其是煤炭、石油等化石燃料，这造成了严峻的生态环境问题。针对这种状况，中国政府已经采取了一定措施并制定了相应政策战

风电发展,全球,装机容量,风电

过 54.6 兆千瓦，同时累计装机容量达到 486.7 兆千瓦，装机容量同，，如图 1-2 所示。风电在电力系统结构比重达到 4%。在新增装机容量继 2015 实现创纪录增长后的又一次相当令人满意的进步，其中传统美国和德国保持稳定增长，同时非洲、亚洲和拉丁美洲的新兴市场逐渐未来几年全球风电将继续保持强劲的增长趋势。
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614

【参考文献】