【摘要】：隨著社會現(xiàn)代化進程的不斷推進,能源危機和環(huán)境污染給社會的可持續(xù)發(fā)展帶來越來越大的挑戰(zhàn)。因此,對新能源的開發(fā)和利用,受到世界各國的高度重視。風力發(fā)電憑借其資源豐富、可大規(guī)模開發(fā)、建設周期相對較短等優(yōu)勢,在可再生能源領域中占裾著重要的地位。然而,風電并網(wǎng)容量的增加,給電力系統(tǒng)的頻率穩(wěn)定控制帶來了新的難題和挑戰(zhàn),影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。研究含大規(guī)模風電的互聯(lián)電網(wǎng)頻率控制策略,成為電力系統(tǒng)頻率穩(wěn)定控制的重要研究課題。為此,圍繞含風電互聯(lián)電網(wǎng)的頻率控制問題,從風電機組主動參與系統(tǒng)調(diào)頻和改進互聯(lián)電網(wǎng)負荷頻率控制這兩個角度展開研究,論文的主要工作包括:(1)針對傳統(tǒng)轉子動能控制中雙饋風電機組釋放轉子動能后會立即進行轉速恢復的固有缺點,設計一種基于轉子動能控制的雙饋風電機組頻率控制改進方案。所提改進方案能實現(xiàn)轉子轉速恢復啟動時間的主動控制,通過將轉速恢復引起的頻率下降過程控制在頻率恢復穩(wěn)定后發(fā)生,克服釋放轉子動能后立即進入轉速恢復過程對頻率控制造成的不利影響。仿真結果表明,所提方法能夠有效改善雙饋風電機組主動參與系統(tǒng)調(diào)頻的效果。(2)為改進整數(shù)階PID負荷頻率控制器的設計以適應風電的接入,設計一種基于分數(shù)階PID的含風電互聯(lián)電網(wǎng)負荷頻率控制器,并采用粒子群智能算法對控制器參數(shù)進行優(yōu)化整定。仿真結果表明該控制器具有良好的動態(tài)性能和抗干擾能力。相比于整數(shù)階PID負荷頻率控制器,分數(shù)階PID負荷頻率控制器能夠更好地處理負荷頻率控制中存在的非線性和不確定性。分數(shù)階PID負荷頻率控制器能有效降低風電出力的不確定性給互聯(lián)電網(wǎng)頻率控制造成的不利影響,為含風電互聯(lián)電網(wǎng)的負荷頻率控制提供一種新的解決思路。(3)為提高負荷頻率控制器的抗參數(shù)攝動能力,設計一種基于滑�？刂频暮L電互聯(lián)電網(wǎng)負荷頻率控制器。仿真結果表明,相比于整數(shù)階PID負荷頻率控制器,基于滑�？刂频呢摵深l率控制器具有更好的控制性能,能更好的解決含風電互聯(lián)電網(wǎng)的負荷頻率控制問題。相比于分數(shù)階PID負荷頻率控制器,基于滑�？刂频呢摵深l率控制器具有更好的抗參數(shù)攝動能力。論文所做的理論研究和仿真結果表明:從風電機組主動參與系統(tǒng)調(diào)頻和改進負荷頻率控制方法這兩個角度提出的含風電互聯(lián)電網(wǎng)頻率控制策略是合理有效的,有利于提高含風電互聯(lián)電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定控制能力,能夠為含風電互聯(lián)電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行提供有力保障。
[Abstract]:With the development of social modernization, energy crisis and environmental pollution bring more challenges to the sustainable development of society. Therefore, the development and utilization of new energy is highly valued by all countries in the world. Wind power plays an important role in the field of renewable energy because of its abundant resources, large-scale development and relatively short construction period. However, the increase of wind power grid capacity brings new problems and challenges to the frequency stability control of power system, which affects the safe and stable operation of the system. The study of frequency control strategy for interconnected power system with large scale wind power has become an important research topic in frequency stability control of power system. Therefore, focusing on the frequency control problem of interconnected power grid with wind power, the paper studies the active participation of wind turbine in frequency modulation system and the improvement of load frequency control in interconnected power grid. The main work of this paper is as follows: (1) aiming at the inherent shortcoming of speed recovery of doubly-fed wind turbine after releasing rotor kinetic energy in traditional rotor kinetic energy control, an improved frequency control scheme for doubly-fed wind turbine based on rotor kinetic energy control is designed. The proposed improved scheme can realize the active control of rotor speed recovery start-up time. By controlling the frequency drop process caused by speed recovery, the frequency recovery will occur after the stability of the rotor speed is restored. To overcome the adverse effect on frequency control caused by releasing rotor kinetic energy and entering the speed recovery process immediately. Simulation results show that the proposed method can effectively improve the effect of active participation of doubly-fed wind turbines in system frequency modulation. (2) in order to improve the design of integer order PID load frequency controller for wind power access, A load frequency controller based on fractional-order PID is designed for interconnected wind power network. Particle swarm optimization (PSO) algorithm is used to optimize the parameters of the controller. The simulation results show that the controller has good dynamic performance and anti-interference ability. Compared with integer order PID load frequency controller, fractional order PID load frequency controller can better deal with the nonlinearity and uncertainty in load frequency control. Fractional PID load frequency controller can effectively reduce the adverse effect of wind power output uncertainty on frequency control of interconnected power grid. It provides a new solution for load frequency control of interconnected power grid with wind power. (3) in order to improve the anti-parameter perturbation ability of load frequency controller, a load frequency controller based on sliding mode control is designed. The simulation results show that the load frequency controller based on sliding mode control has better control performance than the integer order PID load frequency controller, and can better solve the load frequency control problem of interconnected power grid with wind power. Compared with fractional PID load frequency controller, the load frequency controller based on sliding mode control has better resistance to parameter perturbation. The theoretical research and simulation results show that the frequency control strategy of interconnected power grid with wind power is reasonable and effective from the aspects of active participation of wind turbine in system frequency modulation and improvement of load frequency control method. It is beneficial to improve the frequency stability control ability of the wind power interconnected power network, and can provide a strong guarantee for the safe and stable operation of the wind power interconnected power network.
【學位授予單位】：西南交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM614;TM712

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本文編號：2179418