本文選題：小干擾穩(wěn)定 + 振蕩穩(wěn)定裕度　； 參考：《華北電力大學》2014年博士論文

【摘要】：大規(guī)模風電接入電網導致原來由可控可調度的同步電源組成的電力系統(tǒng)耦合了大量具有隨機波動性的非同步電源,使得現(xiàn)代電力系統(tǒng)轉變?yōu)殡S機—確定性耦合電力系統(tǒng)。這種耦合電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題使常規(guī)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定分析理論和方法遇到了新的挑戰(zhàn)。 風電場的出力隨風速而大幅度頻繁波動使系統(tǒng)呈現(xiàn)多種運行方式,如何恰當?shù)乜紤]風電不確定性和隨機性對小干擾穩(wěn)定的影響,模擬含大規(guī)模風電的電力系統(tǒng)的運行狀態(tài),是目前進行小干擾穩(wěn)定計算時需要著重考慮的問題。本文針對大規(guī)模風電接入電力系統(tǒng)存在的小干擾穩(wěn)定問題,結合我國特有的風電大規(guī)模、高集中、遠距離輸送的特點,圍繞著風電功率的隨機波動性和風機與常規(guī)機組的差異性,對含并網風電的電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定方面的問題進行了研究和探索,主要工作歸納如下。 建立適當?shù)娘L電機組數(shù)學模型是研究大規(guī)模風電接入對電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定影響的基礎,其模型和參數(shù)的準確度將直接關系到分析計算的精度。為此,本文詳細建立了雙饋風電機組的空氣動力學模型、機械傳動系統(tǒng)的軸系模型、槳距角控制系統(tǒng)模型、感應發(fā)電機模型、采用了矢量控制和前饋補償策略的變頻器控制系統(tǒng)模型；依據(jù)大規(guī)模風電場并網系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定分析的需要,建立了風電場的動態(tài)等值模型；最后建立了系統(tǒng)中其它元件如同步機、勵磁系統(tǒng)的動態(tài)模型以及輸電線路、變壓器、負荷的穩(wěn)態(tài)模型,實現(xiàn)了完整的含雙饋型風電場的電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定分析模型,為論文所進行的小干擾概率穩(wěn)定分析奠定了基礎。 運用概率統(tǒng)計的方法對含風電場的電力系統(tǒng)進行小干擾穩(wěn)定分析的首要任務是合理地對風電場隨機出力進行概率建模。為此,本文從影響風電場隨機出力特性的主要因素出發(fā),提出了包含風頻分布模型、風速相關性模型和風電轉換模型三部分的多風電場隨機出力模型。算例分析表明,對于估計風頻的Weibull分布模型,極大似然估計法的準確度更高,更能精確模擬實際風電場的風頻分布；本文提出的風速相關性模型既保持了每個風電場的實測風速數(shù)據(jù)的概率分布特性,又準確模擬了風電場之間的相關水平,可以用于含風電場的電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定分析。 以前兩部分研究內容中建立的雙饋型風電場動態(tài)模型和考慮相關性的風電場隨機出力模型為基礎,對含風電場的小干擾概率穩(wěn)定分析進行了研究。提出了一種基于2m+1點估計方案的小干擾概率穩(wěn)定計算方法,通過與蒙特卡羅法的計算結果相比較,驗證了算法的有效性,說明了利用2m+l點估計方案進行考慮風電場風速相關性的電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定分析的可行性,且具有計算精度高、求解速度快的特點。結合算例系統(tǒng),通過設計不同的研究方案,詳細分析了風電場接入位置、風電滲透率、風電相關性對小干擾概率穩(wěn)定的影響。計算結果表明,對于互聯(lián)電力系統(tǒng),雙饋型風電場替代本區(qū)域同步機出力會提高本區(qū)域內的局部模式和互聯(lián)模式的阻尼比,對前者的影響程度最大,對其它區(qū)域內的局部模式幾乎沒有影響。隨著風電滲透率的提高,上述情況下的阻尼比的改善程度越大,但隨之而來帶給系統(tǒng)阻尼的不確定性也越大。風電場的風速相關性對系統(tǒng)小干擾失穩(wěn)概率和振蕩模式的阻尼具有較大影響,相關度越高影響越大,影響的利弊取決于風電場的接入位置和系統(tǒng)潮流的變化,因此在進行小干擾概率穩(wěn)定計算時有必要計及風速的相關性。算例分析結果說明了概率方法能夠更加全面地刻畫系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定特性,為電力規(guī)劃和運行人員提供更為豐富的關于系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的信息。 從概率分析的角度,提出了電力系統(tǒng)振蕩穩(wěn)定裕度(Oscillatory Stability Margin, OSM)概率評估模型,并結合風電隨機出力模型、振蕩穩(wěn)定裕度確定性求解模型和蒙特卡羅仿真對該模型進行了求解。為了實現(xiàn)對系統(tǒng)振蕩穩(wěn)定裕度的隨機特征和風險水平的整體把握和完整認知,提出了兩類評估指標：概率指標和風險指標。結合算例系統(tǒng),對風電場接入位置、風電裝機容量以及風速相關性對振蕩穩(wěn)定裕度的影響進行深入了探討。算例分析的結果表明,并網風電輸出功率不確定性的存在,既可能給系統(tǒng)帶來遭受損失的風險,也可能帶來獲得收益的機會,這取決于風電場的位置、風電裝機容量和風速相關程度。本文提出的振蕩穩(wěn)定裕度概率評估為解決受風電波動性影響的電力系統(tǒng)振蕩穩(wěn)定性問題提供了一種新的思路和手段,利用評估指標解析表達式以及相關圖表不但可直觀反映各種因素對系統(tǒng)OSM的影響,還可為電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行提供指導意見和決策支持。
[Abstract]:A large - scale wind power access network has led to a large number of non - synchronous power systems , which originally consist of controllable and controllable synchronous power supplies , so that the modern power system is transformed into a random - deterministic coupled power system . The stability of the coupled power system meets new challenges in the stability analysis theory and method of conventional power systems .


Based on the characteristics of large scale wind power , high concentration and long distance transportation , this paper studies and explores the problem of small disturbance probability of power system with grid - connected wind power . The main tasks are as follows .


The mathematical model of wind turbine unit is established to study the influence of large scale wind power access on the small disturbance stability of power system . The accuracy of its model and parameters will be directly related to the accuracy of analysis and calculation . For this purpose , the aerodynamic model of doubly - fed wind turbine , the shafting model of mechanical transmission system , the model of pitch angle control system and the model of induction generator are set up in detail , and the converter control system model with vector control and feed forward compensation strategy is adopted .
The dynamic equivalence model of wind farm is established based on the need of small disturbance stability analysis of large - scale wind farm grid system .
Finally , the dynamic model of other elements in the system , such as the synchronous machine , the dynamic model of the excitation system and the steady state model of the transmission line , the transformer and the load are established , and a complete stability analysis model of the power system with the double - fed wind farm is realized , which lays a foundation for the stable analysis of the small interference probability .


In this paper , the stochastic output model of wind farm with wind frequency distribution model , wind speed correlation model and wind power conversion model is presented in this paper .
The wind speed correlation model proposed in this paper not only maintains the probability distribution characteristics of the measured wind speed data of each wind farm , but also accurately simulates the correlation level between the wind farm fields , and can be used for the stable analysis of the small interference probability of the electric power system containing the wind farm .


In this paper , the effects of wind power field access location , wind power permeability and wind power dependence on the stability of small interference probability are analyzed by comparing with the results of Monte Carlo method . The results show that the probability method can more comprehensively depict the small interference stability characteristics of the system and provide more information about the stability of the system with small disturbance probability .


In order to realize the stochastic character and the risk level of the system oscillation stability margin , two kinds of evaluation indexes are put forward : probability index and risk index .
【學位授予單位】：華北電力大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TM614

【引證文獻】

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本文編號：2055953