本文關(guān)鍵詞：含大型風(fēng)電場(chǎng)的弱同步電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略

  更多相關(guān)文章： 弱同步電網(wǎng) 風(fēng)電場(chǎng) 多模型預(yù)測(cè)控制 STATCOM 協(xié)調(diào)控制

【摘要】：隨著化石能源枯竭和環(huán)境問題越來越嚴(yán)峻,作為一種可再生的清潔能源,風(fēng)力發(fā)電近年來得到了迅猛的發(fā)展,已經(jīng)成為世界上應(yīng)用最廣泛的的可再生能源之一。我國(guó)良好的風(fēng)源地大都地處于偏遠(yuǎn)、遠(yuǎn)離負(fù)荷中心的地區(qū),所建立的風(fēng)電場(chǎng)與電力主干網(wǎng)的聯(lián)接較弱,其電壓等級(jí)多為中、低壓等級(jí),電網(wǎng)阻抗較大、短路容量較小,電網(wǎng)呈現(xiàn)弱電網(wǎng)特性。弱電網(wǎng)的頻率和電壓容易發(fā)生波動(dòng)和不平衡,并且弱電網(wǎng)阻抗大、短路容量小的電氣特性對(duì)風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行提出了新的挑戰(zhàn)。同時(shí),風(fēng)電場(chǎng)作為弱電網(wǎng)中重要甚至單一的功率源,維持弱同步電網(wǎng)公共連接點(diǎn)(point of common coupling, PCC)處電壓和頻率穩(wěn)定成為風(fēng)電場(chǎng)目前亟需解決的問題之一。為此,本文針對(duì)弱同步電網(wǎng)條件下的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng),從電網(wǎng)頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定的角度提出了含大型風(fēng)電場(chǎng)的弱同步電網(wǎng)協(xié)調(diào)控制策略。首先,本文分析了弱電網(wǎng)的模型及特點(diǎn),理論和仿真分析了不同并網(wǎng)風(fēng)機(jī)類型、不同風(fēng)電滲透率和不同電網(wǎng)強(qiáng)度等因素,對(duì)含大型風(fēng)電場(chǎng)接入的弱電網(wǎng)頻率穩(wěn)定和電壓穩(wěn)定帶來的影響。風(fēng)電接入弱電網(wǎng)后,因其較小的慣量或隱藏慣量,風(fēng)電機(jī)組無法有效響應(yīng)系統(tǒng)頻率的變化,不利于弱電網(wǎng)的頻率穩(wěn)定,且隨著風(fēng)電滲透率的增大對(duì)電網(wǎng)頻率的影響更加顯著。風(fēng)電機(jī)組的無功補(bǔ)償能力十分有限,難以對(duì)弱電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定起到很好的調(diào)節(jié)控制作用,且含風(fēng)電場(chǎng)的電網(wǎng)強(qiáng)度越弱,抵抗電壓波動(dòng)的能力越弱。第二,為了充分挖掘風(fēng)電機(jī)組的頻率和電壓調(diào)節(jié)能力,本文對(duì)基于雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)(doubly fed induction generator, DFIG)的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(wind energy convention system, WECS)模型及其控制系統(tǒng)進(jìn)行了線性化建模,并對(duì)DFIG風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的有功和無功調(diào)節(jié)能力進(jìn)行了分析。針對(duì)含大型風(fēng)電場(chǎng)的弱同步電網(wǎng)頻率穩(wěn)定問題,提出了一種基于模型預(yù)測(cè)控制(model predictive control, MPC)技術(shù)的風(fēng)電機(jī)組多模型預(yù)測(cè)控制(multiple model predictive control, MMPC)調(diào)頻控制策略。該控制策略根據(jù)風(fēng)速條件設(shè)定預(yù)測(cè)模型庫,采用超速與變槳協(xié)調(diào)的控制技術(shù),能夠在不同風(fēng)速條件下協(xié)調(diào)控制槳距角與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)矩改變風(fēng)電機(jī)組出力響應(yīng)弱電網(wǎng)頻率的變化,從而有效提升風(fēng)電機(jī)組的頻率調(diào)節(jié)能力。第三,針對(duì)弱同步電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定問題,引入具備連續(xù)、快速無功補(bǔ)償能力的靜止同步補(bǔ)償器(Static synchronous compensator, STATCOM)配合DFIG風(fēng)電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。然后,結(jié)合DFIG風(fēng)電機(jī)組的MMPC調(diào)頻控制技術(shù),建立了中心控制系統(tǒng)。中心控制系統(tǒng)通過對(duì)風(fēng)電場(chǎng)、補(bǔ)償單元及并網(wǎng)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)協(xié)調(diào)控制,實(shí)現(xiàn)了三者有功功率和無功功率平衡的目標(biāo)。通過中心控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)的有功-無功協(xié)調(diào)控制,可以保證在負(fù)荷波動(dòng)和故障情況下風(fēng)電機(jī)組不脫網(wǎng)并維持弱電網(wǎng)電壓和頻率的穩(wěn)定。最后仿真分析表明,本文提出的控制策略可以有效提升弱電網(wǎng)的頻率和電壓穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：弱同步電網(wǎng) 風(fēng)電場(chǎng) 多模型預(yù)測(cè)控制 STATCOM 協(xié)調(diào)控制
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM614
【目錄】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 第1章 緒論12-19
• 1.1 研究背景及意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.2.1 變速恒頻雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組頻率調(diào)節(jié)控制策略14-16
• 1.2.2 變速恒頻雙饋感應(yīng)風(fēng)電機(jī)組電壓調(diào)節(jié)控制策略16-17
• 1.3 本文主要工作17-19
• 第2章 考慮風(fēng)電場(chǎng)接入的弱電網(wǎng)頻率問題和電壓?jiǎn)栴}分析19-28
• 2.1 引言19
• 2.2 弱電網(wǎng)模型及特點(diǎn)19-20
• 2.3 并網(wǎng)型風(fēng)電機(jī)組類型20-21
• 2.4 含風(fēng)電場(chǎng)的弱電網(wǎng)頻率問題分析21-24
• 2.4.1 風(fēng)機(jī)類型影響分析22-24
• 2.4.2 風(fēng)電滲透率影響分析24
• 2.5 含風(fēng)電場(chǎng)的弱電網(wǎng)電壓穩(wěn)定問題分析24-27
• 2.5.1 風(fēng)機(jī)類型影響分析25
• 2.5.2 電網(wǎng)強(qiáng)度對(duì)風(fēng)電系統(tǒng)動(dòng)態(tài)電壓波動(dòng)影響25-27
• 2.6 本章小結(jié)27-28
• 第3章 基于DFIG的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)模型及功率調(diào)節(jié)能力分析28-36
• 3.1 引言28
• 3.2 基于DFIG的風(fēng)能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)28-33
• 3.2.1 DFIG風(fēng)力發(fā)電機(jī)組運(yùn)行原理28-29
• 3.2.2 基于DFIG的WECS模型29-33
• 3.3 DFIG功率調(diào)節(jié)能力分析33-35
• 3.3.1 DFIG有功調(diào)節(jié)能力分析33-34
• 3.3.2 DFIG無功調(diào)節(jié)能力分析34-35
• 3.4 本章小結(jié)35-36
• 第4章 基于多模型預(yù)測(cè)控制的DFIG頻率控制36-42
• 4.1 引言36
• 4.2 模型預(yù)測(cè)控制基本原理36-37
• 4.3 基于MMPC的DFIG頻率控制37-40
• 4.4 MMPC模型庫40-41
• 4.5 本章小結(jié)41-42
• 第5章 弱電網(wǎng)下雙饋風(fēng)電場(chǎng)協(xié)調(diào)控制策略42-52
• 5.1 引言42
• 5.2 中心控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模式42-45
• 5.3 風(fēng)電場(chǎng)功率分配方式45-46
• 5.3.1 有功功率分配方式45-46
• 5.3.2 無功功率分配方式46
• 5.4 仿真分析46-51
• 5.4.1 中心控制下的頻率調(diào)節(jié)仿真47-50
• 5.4.2 中心控制下的電壓調(diào)節(jié)仿真50-51
• 5.5 本章小結(jié)51-52
• 第6章 總結(jié)與展望52-54
• 參考文獻(xiàn)54-60
• 致謝60-61
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文及參與課題61-62
• 附件62

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 朱俊生;中國(guó)新能源和可再生能源發(fā)展?fàn)顩r[J];可再生能源;2003年02期

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本文編號(hào)：923604