隨著電力電子技術(shù)的不斷革新,以風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為代表的可再生能源技術(shù)得到了快速發(fā)展�，F(xiàn)階段,風(fēng)電場(chǎng)與風(fēng)電場(chǎng)群已成為我國(guó)“十三五”規(guī)劃中清潔能源建設(shè)的重要組成部分。然而,由于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)融合了大量電力電子裝置,是離散時(shí)間、非線性動(dòng)態(tài)混雜系統(tǒng),傳統(tǒng)的電網(wǎng)仿真模型與分析手段已不再適用于新形勢(shì)下的電力系統(tǒng);另外,考慮到風(fēng)電出力的隨機(jī)波動(dòng)性,風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的規(guī)劃、建設(shè)與運(yùn)行帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。為開展在高風(fēng)電滲透率下電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的研究,首先要對(duì)風(fēng)電機(jī)組與風(fēng)電場(chǎng)的特點(diǎn)具有深入、全面的認(rèn)識(shí),因此需要建立風(fēng)電系統(tǒng)各個(gè)時(shí)間尺度下的數(shù)學(xué)模型。目前,電力系統(tǒng)相關(guān)部門往往已具備詳實(shí)的電網(wǎng)模型數(shù)據(jù),但缺少實(shí)用、科學(xué)的風(fēng)電并網(wǎng)模型,難以分析大規(guī)模風(fēng)電系統(tǒng)并網(wǎng)規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行等技術(shù)問題,因此亟需有關(guān)風(fēng)電并網(wǎng)模型的構(gòu)建、分析與應(yīng)用等研究資料。為適應(yīng)這一趨勢(shì),我國(guó)主流的電力系統(tǒng)綜合仿真軟件PSD-BPA陸續(xù)推出了面向系統(tǒng)分析的各類風(fēng)機(jī)暫態(tài)仿真模型。然而,由于現(xiàn)有的應(yīng)用與討論還集中在舊版本的封裝模型,缺乏對(duì)新一代風(fēng)機(jī)模型的機(jī)理特性、構(gòu)建方法和分析驗(yàn)證等研究,影響了當(dāng)前電力系統(tǒng)規(guī)劃和運(yùn)行仿真數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)風(fēng)電能源的接納進(jìn)程。本文旨在解決BPA新型風(fēng)機(jī)模型建立、分析與應(yīng)用方面的問題。首先,通過對(duì)BPA核心功能的解讀,論證潮流與暫態(tài)穩(wěn)定計(jì)算的關(guān)系,提出聚合等值理論的應(yīng)用方法;同時(shí),聚焦BPA模型的關(guān)鍵細(xì)節(jié),完成各模塊從物理概念到數(shù)學(xué)模型的特性解析;隨后在理論分析的基礎(chǔ)上,以時(shí)域仿真為手段對(duì)新型風(fēng)機(jī)模型的參數(shù)影響、暫態(tài)特性進(jìn)行了深入研究,并以此為依據(jù)討論BPA風(fēng)機(jī)模型的搭建法則;最后,對(duì)所建風(fēng)機(jī)模型進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證與實(shí)例應(yīng)用分析,包括動(dòng)態(tài)干擾情況下的功率控制特性、與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比、不同類型的風(fēng)機(jī)暫態(tài)穩(wěn)定性能,并針對(duì)風(fēng)電出力的隨機(jī)波動(dòng)性與當(dāng)前BPA潮流計(jì)算的不足,研發(fā)了一種穩(wěn)定、高效的時(shí)序潮流計(jì)算策略與實(shí)現(xiàn)方案。本文研究?jī)?nèi)容是對(duì)BPA風(fēng)電模型原理與應(yīng)用的多方面解讀,有助于完善相關(guān)部門對(duì)該軟件的理解認(rèn)識(shí),提高風(fēng)電建模水平。
【學(xué)位單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TM614
【部分圖文】：

機(jī)則沒有變換器模塊；作為介于這兩者之間的一種風(fēng)機(jī)類型，雙饋風(fēng)機(jī)既通過定子與電網(wǎng)直接耦合，同時(shí)亦裝備變換器進(jìn)行解耦控制，具有充足的代表性。BPA 中的風(fēng)電機(jī)組暫態(tài)模型經(jīng)歷了較多變化： 從 4.0 版本開始，BPA 的暫態(tài)穩(wěn)定程序加入了風(fēng)力發(fā)電機(jī)組模型；初始的風(fēng)機(jī)類型僅有固定轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)（且軸系模型僅為單質(zhì)量塊模型）與 GE 雙饋風(fēng)機(jī)模型[13]； BPA 的 4.15 版本增加了固定轉(zhuǎn)速風(fēng)機(jī)模型的雙質(zhì)量塊軸系模型模擬功能；對(duì)原有的 GE 雙饋風(fēng)電機(jī)組模型進(jìn)行了調(diào)整，增加了 GE 直驅(qū)類型風(fēng)電機(jī)組；除此之外，還增加了風(fēng)電機(jī)組的輸出控制功能[13]； BPA 的 4.23 版本又對(duì)風(fēng)電模型進(jìn)行了較大的改進(jìn)和完善，增加了一般形式的雙饋風(fēng)機(jī)（本文又將其稱為“通用雙饋風(fēng)機(jī)模型”）與一般形式的直驅(qū)風(fēng)機(jī)模型，另外還添加了金風(fēng)風(fēng)電廠家的直驅(qū)風(fēng)機(jī)模型[14]； BPA 的 5.0 版本再次更新風(fēng)機(jī)模型，將變速風(fēng)機(jī)的運(yùn)行狀況區(qū)分為正常狀態(tài)與低電壓穿越狀態(tài)，并為變速風(fēng)機(jī)模型加入了低電壓穿越保護(hù)模型，另外還添加了多種廠家定制模型[15]。

圖 2-4 華東某風(fēng)電場(chǎng)的地理接線示意Figure 2-4 Geographical diagram of a wind farm in East China0.69kV0.69kVPCC上海電網(wǎng)35kV230kVPCC35kV230kV聚合等值上海電網(wǎng)Unit 1 Unit 2 Unit 7 Unit 8

圖 2-11 BPA 中的雙質(zhì)量塊軸系模型Figure 2-11 Double-mass shaft model in BPA以根據(jù)該模型得到關(guān)于 的歐拉方程，推導(dǎo)軸系（自然）振蕩頻率以數(shù)（阻尼比）：01 1 1 102 2sG W G WD KH H H H 軸系自然振蕩頻率為：01 12oscG WKH H 對(duì)阻尼系數(shù)（阻尼比）為：01 122 2sG WDKH H 上計(jì)算式中，sD 與 K 均為標(biāo)幺值，而在 BPA 軸系模型卡（ME 卡）方面其要求填寫的是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量而非慣性時(shí)間常數(shù)，另一方面其他需均為有名值，對(duì)應(yīng)計(jì)算方法如下：
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2858870