基于双馈机组风电场的功率控制研究

发布时间：2017-05-18 18:07

  本文关键词：基于双馈机组风电场的功率控制研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 常规能源、电力紧缺及环境污染问题日益突出,利用可再生能源如风能,作为未来最重要的清洁替代能源之一,对于缓解能源匮乏具有非常重要的意义。因此,近年来风力发电在世界范围内得到了迅速发展,我国也不例外。随着装机容量的不断增大,风电对电力系统运行的影响也日益突出。常规发电厂的功率输出具有很强的可控性,而风电场的功率输出依赖于风速的变化,波动性强,可控性较差。这就给电力系统带来调度上的困难,同时也限制了风电自身的发展。因此,人们对风电接入对电力系统的影响及风电机组的优化控制进行了大量研究,并取得了很大进展。然而在风电场功率输出控制和风电场内部优化运行方面还有待于进一步的研究。本文正是基于此对采用性能良好的变速恒频交流励磁双馈风力发电机组的风电场的功率控制和风电场内部优化运行展开了研究。 目前,新建风电场主要采用大容量的双馈风力发电机组作为主力机型。和常规风力发电机组相比,双馈风电机组采用转子交流励磁运行方式,风机变速范围大,最大风能追踪效果好。而且机组配置的变频器在转子回路,仅处理双向流动的转差功率,不仅具有变频器体积小、重量轻、成本低的特点,而且实现了机电系统的柔性连接。由于其与常规机组相比具有很大的优势,因此该类型风电机得到了广泛的应用,是目前风力发电机组研究的重要发展方向之一。 首先,本文总结风电控制技术的发展和风电并网对电网的影响,并对当前的主力机型双馈发电机组及由双馈机组组成风电场的功率控制进行了深入的总结分析。在已有的双馈风电机组数学模型的基础上,详细分析了双馈风力发电机的运行功率输出特点和控制影响因素。在双馈机组运行区域划分的基础上,比较分析了机组在各个区域的功率控制特点及方法。总结分析发现双馈风电机组输出功率具有可控性,由双馈发电机组成风电场可以完成一定的电网调度任务,减小对电网的不利影响。 其次,本文根据基于双馈机组风电场的有功、无功输出特性及各个风电机组实际运行状况(发电机的温度、转速和对应的风速等),按照有功控制和无功控制分开的思想,对风电场的机组进行分类,并分别给出了风电场有功控制、无功控制的控制方法。在对风电机组按照控制顺序进行排序的基础上,讨论了同类机组功率分配的策略。本文提出的功率控制方法使风电场既满足了系统调度的要求,又实现了机组输出功率的合理分配和风电场的优化运行。 最后,并用MATLAB对风电场内风电机组输出功率分配进行仿真,在风电巢斡胂低车鞫鹊那榭鱿?各类风电机组均能较好的完成分配任务。并对比分析了常规的功率分配方法,结果表明该方法的合理性和先进性。 总之,本文研究实现了风电场在完成系统调度任务的同时,内部机组得到了优化运行,对于推动风电的快速发展和大规模并网有十分重要的理论意义和工程应用价值。
【关键词】：风力发电 双馈发电机 并网运行 机组分类 有功控制 无功控制 电网调度
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TM614
【目录】：

• 目录4-6
• 摘要6-8
• Abstract8-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 背景与意义10
• 1.2 国内外风电发展及研究状况10-17
• 1.2.1 国内外风电发展情况10-12
• 1.2.2 风力发电给电力系统带来影响12-13
• 1.2.3 风力发电机组控制技术的发展13-14
• 1.2.4 双馈风电机组及风电场的功率控制14-17
• 1.3 本文的主要工作17-18
• 第二章 双馈机组模型及运行分析18-28
• 2.1 双馈机组的数学模型18-23
• 2.1.1 风力机数学模型18-20
• 2.1.2 双馈发电机数学模型20-22
• 2.1.3 双馈发电机的有功无功解耦控制22-23
• 2.2 双馈机组的运行控制23-27
• 2.2.1 双馈风力机的运行区域划分23-24
• 2.2.2 风机各运行区域的控制24-27
• 2.3 本章小结27-28
• 第三章 风电场功率输出控制28-48
• 3.1 引言28-29
• 3.2 风电场的功率输出29-35
• 3.2.1 风电场接入电网29-31
• 3.2.2 风电场功率输出特点31-33
• 3.2.3 风电场功率输出的控制功能33-35
• 3.3 风电场的功率综合控制系统35-36
• 3.4 风电场内机组输出功率分配36-46
• 3.4.1 风电场输出有功功率控制分配37-42
• 3.4.1.1 有功控制机组的分类37-38
• 3.4.1.2 风电场的有功控制策略38-42
• 3.4.2 风电场输出无功功率控制分配42-46
• 3.4.2.1 双馈风电机组无功功率调节能力分析42-44
• 3.4.2.2 无功调控机组的分类44-45
• 3.4.2.3 无功功率分配控制方案45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第四章 仿真与分析48-61
• 4.1 仿真软件介绍48
• 4.2 算例及仿真48-59
• 4.2.1 Simulink仿真模型48-51
• 4.2.2 各类机组之间有功功率分配仿真51-54
• 4.2.3 同类机组之间有功功率分配控制仿真54-56
• 4.2.4 与其它功率分配方法的仿真比较56-58
• 4.2.5 风电场无功分配控制仿真58-59
• 4.3 本章小结59-61
• 第五章 总结与展望61-63
• 5.1 结论61-62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-66
• 致谢66-67
• 攻读硕士学位期间发表的论文67-68
• 附录1 风电机组运行监控和安全处理68-73
• 学位论文评阅及答辩情况表73

【参考文献】

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本文编号：376751