风电场动态等值建模方法研究

发布时间：2017-09-18 07:00

  本文关键词：风电场动态等值建模方法研究

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【摘要】：随着化石燃料的日益枯竭,风力发电已经成为全世界可再生能源发展的生力军。随之而来的就是风电场容量和风机数量的日渐扩大,于是风电对其接入的电力系统的影响也越来越大,这给大规模电力系统的仿真工作带来了巨大的挑战。风电场动态等值建模理论和方法的研究已经成为了一个亟待解决的课题。基于上述原因,本文针对变速恒频双馈风力发电机组,进行了有关风电场动态等值的一系列研究。介绍双馈风力发电系统的各部件组成及其数学模型,主要包括空气动力学模型、轴系模型、保护电路以及异步发电机数学模型。在此基础上,进行了桨距角控制模型、机侧和网侧换流器的搭建,完成了双馈风力发电机组的建模并对双馈机组功率特性曲线进行了建模仿真。对双馈风电机组单机故障特性进行了仿真研究。通过赋予机组大量不同的风速值,研究风电机组各部件的暂态响应曲线,发现随着风速的变化,诸如转子电流、短路点有功功率等电气量有明显的聚合现象。利用风速将暂态曲线分为几个集群,发现同群中各条暂态曲线数值相近,曲线形状和走势相似度较高;反之,群间曲线之间则相似度较低。基于以上发现,对双馈风电机组两机系统的等值特性进行了仿真研究。通过输入两台风机不同的风速组合,仿真分析两机风电系统的等值误差与平均风速、风速差异之间的关系。结果表明平均风速越大,风速差异越小,等值精度越高。以此为思路,对两机风电系统进行了深入研究。通过大量仿真发现,随着风速的变化,两机风电系统暂态电流的平均误差存在跳变现象,即在特定的风速值附近,等值误差会有急剧的阶跃性变化。提出了基于两机风电系统等值误差跳变现象的风机分群策略。针对双馈型风电场,利用PSCAD仿真平台,进行了等值计算和仿真验证工作。仿真结果表明,利用本文方法进行风电场的分群等值,结果精度较高。在风速波动情况下以及多种故障位置下,本文方法依然有较好的等值精度。
【关键词】：风电场 双馈风力发电机 动态等值 机群划分
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-14
• 1.1 研究背景及意义8
• 1.2 风电场稳态等值建模研究综述8-10
• 1.3 风电场动态等值建模研究综述10-12
• 1.4 风电场等值建模存在的问题12-13
• 1.5 本文的主要研究内容13-14
• 第2章 双馈风力发电机组的建模与仿真14-25
• 2.1 引言14
• 2.2 风电机组各组成模型介绍14-19
• 2.2.1 风速模型14-16
• 2.2.2 气动模型16
• 2.2.3 轴系模型16-17
• 2.2.4 双馈异步发电机的数学模型17-19
• 2.3 风电机组仿真建模19-23
• 2.3.1 桨距角控制模型19
• 2.3.2 换流器建模19-21
• 2.3.3 保护电路模型21-22
• 2.3.4 双馈风力发电机组的建模22-23
• 2.4 风机功率特性曲线仿真23-24
• 2.5 本章小结24-25
• 第3章 风力发电系统等值特性研究25-41
• 3.1 引言25
• 3.2 风力发电系统等值特性研究25-36
• 3.2.1 单机故障模型及参数设置25-26
• 3.2.2 风机各部件暂态响应曲线研究26-30
• 3.2.3 两机风电系统模型及参数设置30-31
• 3.2.4 等值误差评价指标31
• 3.2.5 两机风电系统故障状态等值特性仿真31-36
• 3.3 两机风电系统等值误差跳变现象的研究36-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 基于等值误差跳变现象的风机分群方法41-57
• 4.1 引言41
• 4.2 基于等值误差跳变现象的风机分群策略41-43
• 4.3 风电场等值模型参数的计算43-47
• 4.3.1 等值风速的计算43
• 4.3.2 等值参数的计算43-47
• 4.4 风电场动态等值算例分析47-51
• 4.4.1 计及风电场的电力系统算例简介47
• 4.4.2 风电机组机群划分47-49
• 4.4.3 风电场动态等值算例仿真49-51
• 4.5 风电场动态等值有效性验证51-56
• 4.5.1 电网侧故障时有效性验证51-53
• 4.5.2 风速波动时有效性验证53-56
• 4.6 本章小结56-57
• 结论57-58
• 参考文献58-62
• 攻读学位期间主要研究成果62-64
• 致谢64

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 严干贵;李鸿博;穆钢;崔杨;刘玉;;基于等效风速的风电场等值建模[J];东北电力大学学报;2011年03期

2 乔嘉赓;鲁宗相;闵勇;刘捷;谢珍建;王海潜;;风电场并网的新型实用等效方法[J];电工技术学报;2009年04期

3 李治艳;刘其辉;杜鹏;王小明;;风电场动态等值的主要步骤和关键技术分析[J];华东电力;2013年11期

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本文编号：874038