风电接入对区域电网电压稳定性影响的分析与研究

【摘要】：风力发电是可再生能源中的一种非常重要的利用形式,也是目前应用技术最成熟、开发规模最大的发电形式。随着风能资源的大规模开发,单一风电场装机容量的不断增加,风力发电在电网中所占的比例也逐步增加。大量风电的接入使原电网的潮流分布发生改变,且风速的间歇性和随机性会使风力机输出的功率不稳定,而波动的风场输出功率会严重影响电网电压。所以,风电接入对区域电网电压稳定性影响的研究,对规划和开发风电场都具有现实的指导意义。本文针对风电场并入电网运行的电压稳定问题的研究,主要包括以下几个内容： 首先,阐述了我国和世界范围内风力发电的现状和未来的发展,介绍了风力发电的特点,类型及风电场并入电网的相关问题,分析了基于普通异步发电机和双馈发电机的结构及各自的工作原理,依次建立了风速、风电机组和风电场的模型。在风电机组数学模型的分析中又将其细化为空气动力学模型、桨距角控制器模型、机械传动装置模型和两种风电机的模型来介绍。 其次,介绍了分析风电并网静态电压稳定性的几种研究方法,建立在常规潮流计算基础之上的的P-V曲线法、V-Q曲线法、灵敏度分析法,每个方法都介绍了它们的原理和分析电压稳定性的依据,为研究风电场稳定性运行提供了理论依据。 最后,采用PSASP软件进行仿真分析,计算了EPRI-36节点系统的算例和山东电网滨州东营地区风电的实例。EPRI-36节点系统的算例结果表明风力发电对系统电压稳定性有明显影响,在风电接入系统的某个稳定运行的状态下风电场切出后,系统节点电压会有不同程度的下降,且风速越大,这种影响越明显,系统U-Q灵敏度升高,电压稳定性降低；山东电网实际算例结果表明某个稳定运行状态下,风电接入系统后,可以提高风电接入点附近节点的电压水平,对配电网电压有支撑作用,对电网的安全稳定运行有一定的改善作用。 【关键词】：风力发电 双馈风力发电机 仿真计算 电压稳定性
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM712
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-11
• 第一章 绪论11-17
• 1.1 课题背景及意义11-13
• 1.1.1 世界风力发电发展状况11-12
• 1.1.2 我国风力发电现状与前景12-13
• 1.2 与风电并网相关问题及其研究现状13-15
• 1.2.1 风力发电并网相关问题13-14
• 1.2.2 国内外研究现状14-15
• 1.3 本文主要工作15-17
• 第二章 风力发电机组与风电场数学模型17-31
• 2.1 风力发电机组的分类17-19
• 2.1.1 采用异步发电机的恒速恒频风力发电系统17-18
• 2.1.2 采用双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统18-19
• 2.2 风速模型19-21
• 2.3 风力机的数学模型21-24
• 2.3.1 叶片模型21-22
• 2.3.2 机械传动部分模型22-23
• 2.3.3 桨距控制系统模型23-24
• 2.4 两种发电机模型24-28
• 2.4.1 普通异步发电机模型24-25
• 2.4.2 双馈异步发电机及其控制系统模型25-28
• 2.5 风电场模型28
• 2.6 小结28-31
• 第三章 风电场并网运行静态电压稳定性分析31-37
• 3.1 电压稳定性的综述31
• 3.2 风电场接入电网静态电压稳定分析方法31-34
• 3.2.1 P-V曲线法32
• 3.2.2 V-Q曲线法32-33
• 3.2.3 灵敏度分析法33-34
• 3.3 双馈机风电场在潮流计算中的模型及处理方法34-35
• 3.4 双馈机风电场的潮流计算方法35-37
• 第四章 EPRI-36节点及山东电网算例分析37-51
• 4.1 EPRI-36节点系统算例37-44
• 4.1.1 系统简介37-38
• 4.1.2 数据说明和分析38-43
• 4.1.3 风电场并网电压稳定改善措施43-44
• 4.2 东营滨州算例44-47
• 4.2.1 山东风电情况简介44-45
• 4.2.2 东营滨州风电场分析45-47
• 4.3 结论及建议47-51
• 第五章 总结及展望51-53
• 5.1 本文总结51
• 5.2 未来工作与展望51-53
• 参考文献53-57
• 致谢57-58
• 学位论文评阅及答辩情况表58

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