【摘要】：在可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略下,風(fēng)能作為可再生清潔能源得到大力發(fā)展。大量的風(fēng)電機(jī)組并入電網(wǎng),意味著未來(lái)電力系統(tǒng)中原有的部分常規(guī)發(fā)電機(jī)退出運(yùn)行,系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)能力受到影響。因此,如何提高風(fēng)電系統(tǒng)自身的調(diào)頻能力,使其像常規(guī)發(fā)電機(jī)一樣能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供調(diào)頻輔助成為研究的熱點(diǎn)。本文首先對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)以及包含超級(jí)電容與蓄電池的混合儲(chǔ)能系統(tǒng)(Hybrid Energy Storage System,HESS)進(jìn)行建模。深入分析了雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)各模塊的數(shù)學(xué)模型,研究了其最大功率點(diǎn)追蹤(the Maximum Power Point Tracking,MPPT)原理,以及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的解耦控制方法;同時(shí),研究了蓄電池與超級(jí)電容的數(shù)學(xué)模型,并采用恒功率充放電控制儲(chǔ)能單元,為后續(xù)的研究工作的開(kāi)展奠定了基礎(chǔ)。其次對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)與儲(chǔ)能單元的調(diào)頻方法進(jìn)行研究。研究了風(fēng)電滲透率對(duì)電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)的影響,采用虛擬慣性控制及槳距角控制方法使雙饋風(fēng)電機(jī)參與調(diào)頻,通過(guò)仿真驗(yàn)證了虛擬慣性控制參與系統(tǒng)調(diào)頻的有效性,并分析了虛擬慣性環(huán)節(jié)的控制參數(shù)對(duì)風(fēng)電機(jī)調(diào)頻的影響;對(duì)儲(chǔ)能單元提出采用P-f下垂控制參與系統(tǒng)調(diào)頻的策略,通過(guò)仿真表明了儲(chǔ)能單元參與調(diào)頻的有效性。最后針對(duì)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)與儲(chǔ)能單元調(diào)頻特性提出了全風(fēng)速下風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合的調(diào)頻控制策略。首先分析了雙饋風(fēng)電機(jī)在不同風(fēng)速下采用虛擬慣性調(diào)頻的有功出力,并設(shè)計(jì)了高風(fēng)速下采用虛擬慣性控制與槳距角控制的組合調(diào)頻控制方法,對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)提出優(yōu)先采用超級(jí)電容參與調(diào)頻的控制策略,然后根據(jù)風(fēng)速的不同以及頻率偏差的正負(fù)采用不同的風(fēng)儲(chǔ)調(diào)頻組合,仿真結(jié)果表明所提出的全風(fēng)速調(diào)頻策略是有效的。
【圖文】：

課題研究背景風(fēng)力發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀著世界資源的短缺、化石能源的衰竭，可再生能源因其清潔、綠色、及可再生的特點(diǎn)受到世界各國(guó)能源市場(chǎng)的關(guān)注，其中風(fēng)能作為一個(gè)發(fā)為成熟的新型能源，近年來(lái)裝機(jī)容量增長(zhǎng)十分迅速，在可再生能源市重要地位[1]。力發(fā)電技術(shù)是現(xiàn)代發(fā)展較為成熟的可再生清潔能源發(fā)電技術(shù)，世界最發(fā)電機(jī)可追溯到 19 世紀(jì)末，在 20 世紀(jì) 90 年代丹麥建造了一臺(tái)小功率機(jī)[2]，但當(dāng)時(shí)所建造的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的容量以及風(fēng)能利用率都較小。自此電技術(shù)開(kāi)始發(fā)展。據(jù)全球風(fēng)能理事會(huì)發(fā)布的《2016 年全球風(fēng)電裝機(jī)統(tǒng)計(jì)》中的數(shù)據(jù)顯示至 2016 年全球的風(fēng)電裝機(jī)容量如圖 1.1 所示[3]。

圖 1.2 2000-2016 年中國(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量上圖可看出我國(guó)風(fēng)電機(jī)的裝機(jī)總量從 2008 開(kāi)始迅速發(fā)展，，從 2000 年年我國(guó)新增的風(fēng)機(jī)容量一直處于正比增長(zhǎng)狀態(tài)，近幾年的新增裝機(jī)容量，2011 年、2013 年、2016 年我國(guó)風(fēng)機(jī)新增裝機(jī)容量都位居世界第一，國(guó)的風(fēng)力發(fā)電已占據(jù)國(guó)際重要地位。根據(jù) 2008 提出的規(guī)劃，預(yù)計(jì)在 20風(fēng)電網(wǎng)基地要具備的總裝機(jī)容量達(dá)到 1.38 億 kW[4]。由此可看出風(fēng)電在力市場(chǎng)中將持續(xù)發(fā)展，但同時(shí)風(fēng)電并網(wǎng)所帶來(lái)的問(wèn)題也需要逐步解決。前，根據(jù)功率調(diào)節(jié)方式的不同，風(fēng)力機(jī)可分為三種類型，分別為：定、變槳距、主動(dòng)失速[5]。定槳距失速風(fēng)力機(jī)與其他兩種類型的風(fēng)力機(jī)不槳葉迎風(fēng)角是固定的，即當(dāng)風(fēng)速發(fā)生改變時(shí)，迎風(fēng)角仍是固定的，當(dāng)風(fēng)額定風(fēng)速時(shí)，需要依靠槳葉的氣動(dòng)特性自動(dòng)失速，從而降低風(fēng)電機(jī)的輸功率，這導(dǎo)致風(fēng)能不能夠很好的利用。變槳距風(fēng)力機(jī)槳葉的迎風(fēng)角都可風(fēng)速的變化，當(dāng)風(fēng)速未達(dá)到額定風(fēng)速時(shí)，將葉片保持在最佳攻的位置，取最大風(fēng)能，當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，通過(guò)減小葉片攻角來(lái)減小輸出的
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TM614

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 丁磊;尹善耀;王同曉;劉靜利;;考慮慣性調(diào)頻的雙饋風(fēng)電機(jī)組主動(dòng)轉(zhuǎn)速保護(hù)控制策略[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2015年24期

2 苗福豐;唐西勝;齊智平;;儲(chǔ)能參與風(fēng)電場(chǎng)慣性響應(yīng)的容量配置方法[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2015年20期

3 王剛;侍喬明;崔志勇;付立軍;吳優(yōu);徐力;;一種風(fēng)力機(jī)虛擬慣量控制與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)調(diào)速控制的協(xié)調(diào)方法[J];電網(wǎng)技術(shù);2015年10期

4 丁磊;尹善耀;王同曉;姜吉平;程法民;司君誠(chéng);;結(jié)合超速備用和模擬慣性的雙饋風(fēng)機(jī)頻率控制策略[J];電網(wǎng)技術(shù);2015年09期

5 米增強(qiáng);劉力卿;余洋;杜平;袁賀;;限電棄風(fēng)工況下雙饋風(fēng)電機(jī)組有功及調(diào)頻控制策略[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2015年15期

6 苗福豐;唐西勝;齊智平;;風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合調(diào)頻下的電力系統(tǒng)頻率特性分析[J];高電壓技術(shù);2015年07期

7 潘文霞;全銳;王飛;;基于雙饋風(fēng)電機(jī)組的變下垂系數(shù)控制策略[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2015年11期

8 劉巨;姚偉;文勁宇;艾小猛;羅衛(wèi)華;黃瑩;;一種基于儲(chǔ)能技術(shù)的風(fēng)電場(chǎng)虛擬慣量補(bǔ)償策略[J];中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào);2015年07期

9 李超;王洪濤;韋仲康;王春義;;含大型風(fēng)電場(chǎng)的弱同步電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略[J];電力自動(dòng)化設(shè)備;2015年04期

10 田新首;王偉勝;遲永寧;李庚銀;湯海雁;李琰;;基于雙饋風(fēng)電機(jī)組有效儲(chǔ)能的變參數(shù)虛擬慣量控制[J];電力系統(tǒng)自動(dòng)化;2015年05期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前7條

1 王宇;超級(jí)電容與蓄電池混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理與控制研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

2 歐陽(yáng)曾愷;風(fēng)儲(chǔ)聯(lián)合系統(tǒng)運(yùn)行特性與控制策略研究[D];東華大學(xué);2015年

3 張志恒;雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)調(diào)頻的控制策略研究[D];華北電力大學(xué);2014年

4 李玉婷;風(fēng)儲(chǔ)系統(tǒng)功率波動(dòng)與頻率波動(dòng)綜合平抑控制方法的研究[D];沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué);2014年

5 邵明燕;孤立微網(wǎng)的調(diào)頻策略研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

6 曹張潔;雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組參與系統(tǒng)一次調(diào)頻的控制策略研究[D];西南交通大學(xué);2012年

7 徐琳;微電網(wǎng)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)控制技術(shù)研究[D];山東大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2703200