FSC可变速抽水蓄能机组功率调节特性研究

发布时间：2017-09-30 21:34

  本文关键词：FSC可变速抽水蓄能机组功率调节特性研究

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【摘要】：风电、光伏等可再生能源发电系统的大规模发展给电力系统的安全稳定运行带来了巨大的压力。电力系统需要配置大容量的储能系统,补偿功率变化,适应新能源的大规模发展。更重要的是,近年来电力负荷率较低、负荷波动较大,需要对负荷进行调整。全功率变流器(Full-Size Converter, FSC)可变速抽水蓄能(Variable Speed Pumped Storage, VSPS)可以有效控制电网负荷频率,抑制可再生能源发电波动,解决电网面临的储能问题和功率波动问题。本文首先介绍了三电平FSC可变速抽水蓄能的结构,分析了机侧变流器和网侧变流器的模型和控制策略。在建立机侧和网侧变流器、抽水蓄能机组模型的基础上,研究了基于dq解耦方式同步旋转坐标系下的双环解耦控制策略,通过仿真分析说明了模型与控制策略的有效性。其次,综合考虑电网运行对功率调节的需求,形成了参考功率,分析了FSC可变速机组的功率平衡关系和功率调节特性,在此基础上,提出了机组在发电模式、电动模式时有功功率和无功功率的控制策略和调节方法。研究了FSC可变速抽水蓄能系统对电压指令波动的响应和在发电、电动模式下对功率指令波动的响应,证明了FSC系统可以快速补偿功率波动。最后,采用傅立叶变换法,得到了FSC可变速抽水蓄能系统出力的频谱特性和可再生能源波动的频谱特性,进行了对比分析并证明了FSC机组抑制可再生能源引起的功率波动的有效性。结合示例电网,仿真验证了FSC抽水蓄能机组在抑制风电出力波动中的作用。
【关键词】：全功率变流器 可变速抽水蓄能 功率控制策略 可再生能源 频谱分析
【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】：TV743
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-26
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-11
• 1.2 抽水蓄能电站发展概况与发展趋势11-15
• 1.2.1 国内外抽水蓄能发展现状11-13
• 1.2.2 抽水蓄能发展趋势与新技术应用13-15
• 1.3 可变速抽水蓄能概况15-24
• 1.3.1 可变速抽水蓄能的优势15-18
• 1.3.2 常规可变速抽水蓄能的发展18-23
• 1.3.3 FSC可变速抽水蓄能的发展23-24
• 1.4 本文的主要研究内容24-26
• 第2章 FSC可变速抽水蓄能机组模型与控制策略26-43
• 2.1 FSC可变速抽水蓄能结构与控制特性26-27
• 2.2 网侧变流器模型与控制策略27-33
• 2.2.1 数学模型与控制策略27-31
• 2.2.2 仿真及实验结果分析31-33
• 2.3 机侧变流器模型与控制策略33-38
• 2.3.1 数学模型与控制策略34-36
• 2.3.2 仿真及实验结果分析36-38
• 2.4 三电平NPC变流器控制策略38-42
• 2.5 本章小结42-43
• 第3章 FSC可变速抽水蓄能机组功率调节特性43-49
• 3.1 电网运行对功率调节的需求43-44
• 3.1.1 电网运行对有功功率调节的需求43-44
• 3.1.2 电网运行对无功功率调节的需求44
• 3.2 发电模式下的功率调节44-46
• 3.3 电动模式下的功率调节46
• 3.4 FSC可变速抽水蓄能机组功率调节特性仿真46-48
• 3.4.1 对给定电压波动的响应46-47
• 3.4.2 发电模式下对给定功率调节的响应47
• 3.4.3 电动模式下对给定功率调节的响应47-48
• 3.5 本章小结48-49
• 第4章 FSC可变速抽水蓄能系统在可再生能源波动补偿中的作用49-62
• 4.1 可再生能源波动的频谱特性49-51
• 4.2 FSC抽水蓄能系统的传递函数51-57
• 4.2.1 水泵水轮机组的传递函数51-54
• 4.2.2 电动发电机的传递函数54-55
• 4.2.3 三相PWM变流器的传递函数55-57
• 4.3 FSC抽水蓄能系统的频谱分析57-58
• 4.4 电网仿真与功率补偿58-60
• 4.5 本章小结60-62
• 第5章 结论与展望62-64
• 参考文献64-69
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果69-70
• 致谢70-71

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 肖飞;直驱式永磁同步风力发电变流器若干关键技术研究[D];浙江大学;2013年

2 吴轩钦;电励磁同步电机双三电平矢量控制系统研究及其应用[D];中国矿业大学;2011年

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本文编号：950553