發(fā)布時(shí)間：2017-08-21 06:17

  本文關(guān)鍵詞：大規(guī)模風(fēng)電場參與調(diào)頻的控制策略研究

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【摘要】：近年來,隨著全球風(fēng)電技術(shù)的迅速發(fā)展,我國局部地區(qū)電網(wǎng)的風(fēng)電滲透率已經(jīng)超過了20%。風(fēng)電固有的隨機(jī)性、間歇性和波動性的特點(diǎn)使得大容量風(fēng)電場對電網(wǎng)的動態(tài)穩(wěn)定、調(diào)頻調(diào)壓等方面都產(chǎn)生了不利影響。變速恒頻雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG, Doubly-Fed Induction Generator)現(xiàn)已成為風(fēng)電市場的主流機(jī)型,但由于DFIG的控制系統(tǒng)使其機(jī)械功率與電磁功率解耦、轉(zhuǎn)速與電網(wǎng)頻率解耦,從而失去了對電網(wǎng)頻率的快速有效響應(yīng),使旋轉(zhuǎn)動能中的“隱含慣量”對整個(gè)電網(wǎng)的慣量幾乎沒有貢獻(xiàn),因而惡化了電網(wǎng)的頻率調(diào)節(jié)效應(yīng)。當(dāng)電網(wǎng)中的風(fēng)電滲透率不斷增大時(shí),這些影響也會越來越明顯,甚至威脅到整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。因此,研究風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)對系統(tǒng)的頻率特性影響具有重要意義。為了使DFIG響應(yīng)電網(wǎng)的負(fù)荷動態(tài)變化,本文從能量的角度出發(fā),將DFIG與傳統(tǒng)的同步發(fā)電機(jī)作對比,模擬其功角特性,建立了可響應(yīng)電網(wǎng)功率波動的DFIG數(shù)學(xué)模型�？紤]在額定風(fēng)速以下時(shí)采用超速法,額定風(fēng)速以上或風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到最大時(shí)采用變槳距法使DFIG偏離最大功率曲線運(yùn)行,從而儲備功率以提升對電網(wǎng)的響應(yīng)能力；接著,對DFIG提供慣性功率支持的機(jī)理進(jìn)行了分析。基于Matlab/Simulink仿真平臺中的DFIG模型,根據(jù)上述理論建立了附加虛擬慣量的可調(diào)頻風(fēng)機(jī),并將可調(diào)頻風(fēng)機(jī)接入4機(jī)2區(qū)域的電網(wǎng)模型,驗(yàn)證了DFIG參與調(diào)頻的可行性。本文分析了風(fēng)電場風(fēng)速的實(shí)際狀況,結(jié)合風(fēng)電場中產(chǎn)生的尾流效應(yīng)和時(shí)滯效應(yīng),運(yùn)用同調(diào)等值法,對大型風(fēng)電場中不同型號的DFIG進(jìn)行了區(qū)域劃分,并在Matlab/Simulink仿真平臺中驗(yàn)證了在不同風(fēng)速情況、故障情況下的等值效果,證實(shí)了本文等值方法的正確性。以云南電網(wǎng)的某個(gè)部分為例,分析了不同風(fēng)速、穩(wěn)態(tài)運(yùn)行及負(fù)荷突變情況下,不同風(fēng)電滲透率對電網(wǎng)頻率動態(tài)的影響。隨著風(fēng)電在電網(wǎng)中滲透率的增大,將部分傳統(tǒng)風(fēng)機(jī)替換為可調(diào)頻風(fēng)機(jī),給出不同滲透率下保證電網(wǎng)頻率穩(wěn)定所需要的可調(diào)頻風(fēng)機(jī)最小比例。最后,通過分析可調(diào)頻風(fēng)機(jī)的調(diào)頻能力及風(fēng)能、風(fēng)機(jī)的利用率,得出風(fēng)電場參與調(diào)頻時(shí)應(yīng)盡量保證靠近額定風(fēng)速下的機(jī)組優(yōu)先參與調(diào)頻,從而使風(fēng)電場的調(diào)頻效率及經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最優(yōu)。
【關(guān)鍵詞】：雙饋異步風(fēng)力發(fā)電機(jī) 電網(wǎng)調(diào)頻 附加虛擬慣量 等值模型 調(diào)頻能力 滲透率 優(yōu)化控制
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 引言11
• 1.2 課題研究背景11-14
• 1.2.1 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)展現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展13-14
• 1.3 課題研究意義14-15
• 1.4 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀15-17
• 1.5 論文的主要研究工作17-18
• 第2章 雙饋異步風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)響應(yīng)電網(wǎng)功率動態(tài)變化的運(yùn)行原理18-29
• 2.1 引言18
• 2.2 雙饋異步發(fā)電機(jī)響應(yīng)電網(wǎng)功率變化的運(yùn)行特性18-23
• 2.2.1 雙饋異步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性18-19
• 2.2.2 同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性19-21
• 2.2.3 雙饋發(fā)電機(jī)模擬同步發(fā)電機(jī)的運(yùn)行特性21-23
• 2.3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)響應(yīng)電網(wǎng)功率變化的運(yùn)行控制23-28
• 2.3.1 傳統(tǒng)雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的有功功率控制原理23-25
• 2.3.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的響應(yīng)電網(wǎng)功率變化的控制原理25-28
• 2.3.2.1 不同風(fēng)速下雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)的運(yùn)行控制25
• 2.3.2.2 控制范圍限定25-26
• 2.3.2.3 超速減載控制原理26-27
• 2.3.2.4 槳距角控制原理27-28
• 2.4 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)響應(yīng)電網(wǎng)功率動態(tài)變化的機(jī)理分析28
• 2.5 本章小結(jié)28-29
• 第3章 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)參與系統(tǒng)調(diào)頻的控制策略29-38
• 3.1 引言29
• 3.2 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)參與頻率控制策略29-34
• 3.2.1 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速控制模塊30-31
• 3.2.2 模擬慣量控制模塊31
• 3.2.3 下垂控制模塊31-33
• 3.2.4 槳距角控制模塊33
• 3.2.5 轉(zhuǎn)速保護(hù)及功率判定模塊33-34
• 3.2.6 綜合控制模塊34
• 3.3 雙饋風(fēng)力發(fā)電機(jī)響應(yīng)電網(wǎng)功率變化的算例仿真34-37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第4章 大規(guī)模風(fēng)電場等值模型的研究38-51
• 4.1 引言38
• 4.2 風(fēng)電場等值模型的建立38-43
• 4.2.1 風(fēng)速模型38-40
• 4.2.2 風(fēng)電場的等值模型40-43
• 4.2.2.1 機(jī)組的劃分40
• 4.2.2.2 風(fēng)電機(jī)組等值模型40-41
• 4.2.2.3 風(fēng)電場電氣接線系統(tǒng)等值模型41-43
• 4.2.2.4 誤差分析43
• 4.3 仿真算例43-50
• 4.3.1 風(fēng)速方向?yàn)槲黠L(fēng)44-47
• 4.3.2 風(fēng)速方向?yàn)槲髂巷L(fēng)47-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 大規(guī)模風(fēng)電場參與調(diào)頻的優(yōu)化控制51-59
• 5.1 序言51
• 5.2 含高滲透率風(fēng)電對電網(wǎng)頻率影響51-53
• 5.3 風(fēng)電場參與調(diào)頻的比例分析53-54
• 5.4 風(fēng)電場參與調(diào)頻能力及經(jīng)濟(jì)性分析54-57
• 5.5 風(fēng)電場參與調(diào)頻的優(yōu)化控制策略57-58
• 5.6 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果66

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：711286