【摘要】：在當(dāng)今環(huán)境日益惡化、能源日益短缺、用電量日益增加的背景下,風(fēng)能作為一種環(huán)境友好型的可再生能源越來越受重視。從國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看,風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量呈顯逐年遞增的趨勢,顯示了持續(xù)和快速增長的勢頭。然而,風(fēng)電場集中并網(wǎng)給電網(wǎng)帶來了很多的挑戰(zhàn),無功電壓的控制就是其中之一。引起電壓波動的根本原因是風(fēng)功率的波動性。風(fēng)能資源的波動性和隨機(jī)性,風(fēng)電場中時間尺度不同的無功電壓調(diào)節(jié)裝置具有不同的響應(yīng)特性,加大了無功電壓控制的難度。本文根據(jù)此背景,展開了風(fēng)電場集中并網(wǎng)無功電壓控制的研究。首先,對風(fēng)速模型、空氣動力學(xué)模型進(jìn)行了建模分析。研究了三種常用的風(fēng)機(jī)類型,包括鼠籠式定速異步風(fēng)機(jī)、雙饋式變速風(fēng)機(jī)和永磁式直驅(qū)同步風(fēng)機(jī)。建立了鼠籠式定速異步風(fēng)機(jī)的等值電路圖,對其無功功率和極端電壓、有功功率等關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo)；研究了雙饋式變速風(fēng)機(jī)的矢量控制策略,對其無功率的極限進(jìn)行了推導(dǎo)。分別研究了定速異步風(fēng)機(jī)并網(wǎng)、雙饋式風(fēng)機(jī)定電壓并網(wǎng)以及恒功率因素并網(wǎng)對電網(wǎng)電壓產(chǎn)生的影響。此外,研究了風(fēng)電場中經(jīng)常使用的幾種無功電壓調(diào)節(jié)設(shè)備的性能：包括聯(lián)電容器組、靜止同步補(bǔ)器、償靜止無功補(bǔ)償器和有載調(diào)壓變壓器。其次對多目標(biāo)優(yōu)化問題以及多目標(biāo)粒子群算法進(jìn)行了研究和分析,提出了基于自適應(yīng)網(wǎng)格和扇形的多目標(biāo)粒子群算法(G-F MOPSO),給出了該算法原理以及算法流程,提出了自適應(yīng)網(wǎng)格和扇形對外部存檔規(guī)模進(jìn)行限制以及對全局最優(yōu)粒子和個體最優(yōu)粒子進(jìn)行選取,同時改進(jìn)了粒子群更新公式。最后運(yùn)用多目標(biāo)的測試函數(shù)對G-F MOPSO進(jìn)行測試,該算法在和ACG MOPSO對比時表現(xiàn)出良好的性能。最后,根據(jù)上述的研究基礎(chǔ),構(gòu)建了風(fēng)電場集中并網(wǎng)無功電壓的控制模式。針對風(fēng)電場級別的控制,提出了風(fēng)電場兩層多階段的無功電壓控制模型,其計及了風(fēng)功率不確定性和多時間尺度調(diào)壓設(shè)備的響特性。建立了多目標(biāo)問題模型,采用G-F MOPSO進(jìn)行求解,應(yīng)用層次分析法從Pareto的最優(yōu)解中選擇決策方案。運(yùn)用多風(fēng)電場并網(wǎng)典型拓?fù)鋱D驗(yàn)證了本文提出的模型能夠有效的抑制風(fēng)速波動產(chǎn)生的電壓波動,同時能夠減少離散裝置的調(diào)節(jié)次數(shù)從而達(dá)到經(jīng)濟(jì)性的目的。
[Abstract]:Under the background of worsening environment, shortage of energy and increasing power consumption, wind energy, as an environment-friendly renewable energy, has been paid more and more attention. According to the development of wind power generation technology at home and abroad, the installed capacity of wind turbine is increasing year by year, which shows the momentum of continuous and rapid growth. However, the centralization of wind farms brings many challenges to the grid, and the control of reactive power and voltage is one of them. The fundamental cause of voltage fluctuation is the fluctuation of wind power. Because of the fluctuation and randomness of wind energy resources, the reactive power and voltage regulator with different time scales in wind farm has different response characteristics, which increases the difficulty of reactive power and voltage control. According to this background, the research on reactive power and voltage control of wind farm centralized grid-connected is carried out in this paper. Firstly, the wind speed model and aerodynamics model are modeled and analyzed. Three common fan types including squirrel cage constant speed asynchronous fan, double feed variable speed fan and permanent magnetic direct drive synchronous fan are studied in this paper. The equivalent circuit diagram of squirrel cage type asynchronous fan with constant speed is established, the relation between reactive power, extreme voltage and active power is deduced, the vector control strategy of double feed variable speed fan is studied, and the limit of no power is deduced. The effects of constant speed asynchronous fan grid connection, double feed fan voltage grid connection and constant power factor grid connection on grid voltage are studied. In addition, the performance of several kinds of reactive power and voltage regulating equipment which are often used in wind farm are studied, including combined capacitor group, static synchronous compensator, static stop reactive compensator and on-load voltage regulating transformer. Secondly, the multi-objective optimization problem and the multi-objective particle swarm optimization algorithm are studied and analyzed, and a multi-objective particle swarm optimization algorithm based on adaptive mesh and sector shape is proposed. The principle and flow chart of the algorithm are given in the paper, which is based on the adaptive mesh and sector-shaped particle swarm optimization algorithm (GF-MOPSO),). The adaptive mesh and sector shape are proposed to limit the external archive size and select the global optimal particles and individual optimal particles. At the same time, the particle swarm updating formula is improved. Finally, the multi-objective test function is used to test the G / F MOPSO, and the algorithm shows good performance compared with ACG MOPSO. Finally, according to the above-mentioned research foundation, the control mode of grid-connected reactive voltage of wind farm is constructed. Aiming at the level control of wind farm, a two-layer and multi-stage reactive voltage control model is proposed, which takes into account the wind power uncertainty and the response characteristics of multi-time scale voltage regulator. The model of multi-objective problem is established, which is solved by GF-MOPSO, and the decision-making scheme is selected from the optimal solution of Pareto by analytic hierarchy process (AHP). The typical topology diagram of the grid-connected multi-wind farm is used to verify that the proposed model can effectively restrain the voltage fluctuation caused by wind speed fluctuation and reduce the number of adjustment times of the discrete device to achieve the purpose of economy.
【學(xué)位授予單位】：東北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM614;TM714.2

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 殷家敏;方群會;郭良峰;姚思蓼;;基于調(diào)控一體化的無功電壓調(diào)整策略優(yōu)化[J];電氣應(yīng)用;2013年11期

2 田曙光;電網(wǎng)無功及電壓工作的管理[J];西北電力技術(shù);2005年05期

3 王宏;周瑞臣;李秀花;;勝芳地區(qū)電網(wǎng)無功現(xiàn)狀和補(bǔ)償方法分析[J];華北電力技術(shù);2007年S1期

4 李珊珊;楊玲;;電壓無功綜合控制及實(shí)施方案[J];中國高新技術(shù)企業(yè);2008年22期

5 張勇;;三種電壓無功綜合控制方案的比較[J];農(nóng)村電氣化;2009年02期

6 王淑華;孫超;陳秀文;;唐山農(nóng)網(wǎng)系統(tǒng)無功運(yùn)行現(xiàn)狀及建議[J];電力電容器與無功補(bǔ)償;2009年06期

7 張世偉;連鴻波;;配電網(wǎng)無功電壓混成自動控制研究[J];華東電力;2011年09期

8 張勇軍;林建熙;楊銀國;;電力系統(tǒng)無功電壓調(diào)控配合研究綜述[J];電網(wǎng)技術(shù);2012年03期

9 劉方;顧寶剛;;調(diào)控一體模式下無功電壓自動控制軟件的應(yīng)用[J];電氣時代;2012年11期

10 周光樂;楊向明;;簡述調(diào)控一體模式下無功電壓自動控制軟件的應(yīng)用[J];通訊世界;2013年17期

相關(guān)會議論文 前10條

1 張海;;廣西電網(wǎng)無功電壓情況研究[A];廣西電機(jī)工程學(xué)會第八屆青年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2004年

2 胡泊;;無功電壓監(jiān)控系統(tǒng)在合肥局的應(yīng)用[A];安徽省電機(jī)工程學(xué)會優(yōu)秀學(xué)術(shù)論文集（2002-2003）[C];2005年

3 張峰平;;無功電壓監(jiān)控系統(tǒng)的基本功能及其改造[A];山東電機(jī)工程學(xué)會第四屆供電專業(yè)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2007年

4 倪洲;陳沫;;電廠側(cè)無功電壓自動控制裝置安裝與調(diào)試[A];全國火電大機(jī)組（300MW級）競賽第36屆年會論文集（下冊）[C];2007年

5 韓馳;張喜林;張繼國;;長春次輸電網(wǎng)無功電壓集中閉環(huán)優(yōu)化控制系統(tǒng)[A];高效 清潔 安全 電力發(fā)展與和諧社會建設(shè)——吉林省電機(jī)工程學(xué)會2008年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

6 阮彥斌;劉洪濤;;怒江電網(wǎng)無功電壓現(xiàn)狀分析及對策[A];2008年云南電力技術(shù)論壇論文集[C];2008年

7 劉斌;;發(fā)電廠無功電壓自動控制(AVC)系統(tǒng)建設(shè)[A];全國火電大機(jī)組（600MW級）競賽第11屆年會論文集（下冊）[C];2007年

8 劉斌;王美芳;;無功電壓自動控制(AVC)系統(tǒng)建設(shè)[A];全國火電大機(jī)組（600MW級）競賽第十二屆年會論文集（下冊）[C];2008年

9 張永杰;劉偉生;侯廣松;聶萌;胡同普;;菏澤電網(wǎng)無功分析報告[A];華東六省一市電機(jī)工程（電力）學(xué)會輸配電技術(shù)研討會2002年年會山東電機(jī)工程學(xué)會交流論文集[C];2002年

10 何東;汪康康;段登偉;韓亮;楊坤;孟鈞;;基于典型運(yùn)行方式的成都電網(wǎng)電壓無功最優(yōu)控制[A];2006電力系統(tǒng)自動化學(xué)術(shù)交流研討大會論文集[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前4條

1 林志福 張玉生;福建三明電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無功電壓閉環(huán)運(yùn)行[N];中國電力報;2004年

2 通訊員 姚芳;海寧局無功電壓自動控制系統(tǒng)閉環(huán)運(yùn)行[N];中國電力報;2005年

3 李海峰;優(yōu)化無功管理 實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全運(yùn)行[N];國家電網(wǎng)報;2008年

4 記者 賈明　通訊員 馬旭升;青海電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)省地協(xié)調(diào)無功電壓自動控制[N];青海日報;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 徐楠;電力市場環(huán)境下的無功問題研究[D];浙江大學(xué);2006年

2 崔勇;電力市場環(huán)境下無功定價及無功優(yōu)化模型研究[D];華北電力大學(xué);2014年

3 文明;基于耗散功率分量的無功服務(wù)定價[D];湖南大學(xué);2010年

4 潘志遠(yuǎn);有功、無功預(yù)測及優(yōu)化理論研究[D];山東大學(xué);2012年

5 周R加，

本文編號：2445441