隨著新能源的大量開發(fā),由于新能源自身存在隨機性、間歇性、波動性等不確定因素,對電網(wǎng)的調(diào)頻能力提出了更高要求。由于水錘的作用,水力發(fā)電機組調(diào)節(jié)初期存在反調(diào)現(xiàn)象,嚴(yán)重影響了發(fā)電機組的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速動性和一次調(diào)頻特性,限制水力發(fā)電機組的調(diào)峰、調(diào)頻能力。而可變速抽水蓄能機組因其自身轉(zhuǎn)速可調(diào)的優(yōu)勢,解決了由于機組調(diào)節(jié)初期反調(diào)現(xiàn)象引起的調(diào)峰、調(diào)頻響應(yīng)速度慢的問題。本文主要針對可變速抽水蓄能機組發(fā)電工況功率響應(yīng)和一次調(diào)頻特性進行研究。(1)搭建發(fā)電工況下的可變速抽水蓄能發(fā)電機組仿真模型,包括交流勵磁電機、交流勵磁電機的網(wǎng)側(cè)和機側(cè)的控制、頻率調(diào)節(jié)器、功率調(diào)節(jié)器、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器、引水系統(tǒng)、非線性水輪機、轉(zhuǎn)速尋優(yōu)模塊等。(2)首先可變速抽水蓄能機組機組采用PI有功功率控制器,分析了比例增益Kpl和積分增益KIl對功率響應(yīng)的影響,并整定一組醉憂郁參數(shù),使功率響應(yīng)最優(yōu)。然后,在此基礎(chǔ)上,研究頻率調(diào)節(jié)器參數(shù)對一次調(diào)頻特性的影響。最后,在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器中引入有附加功率前饋控制,研究發(fā)現(xiàn):對于功率響應(yīng),引入功率前饋控制,使導(dǎo)葉開啟速度更快機組機械力矩增加的更快,使機組轉(zhuǎn)速變幅減小,功率響應(yīng)時間縮短。和無附加功率前饋控制兩種方式進行研究,由于增加了功率前饋控制,導(dǎo)葉開啟速度更快,機組機械力矩增加的更快,使機組轉(zhuǎn)速上升的更快,機組出力增加,機組穩(wěn)定時間縮短；然后研究了可變速抽水蓄能機組有功功率控制器;根據(jù)有功功率調(diào)節(jié)器參數(shù)對功率響應(yīng)的影響,整定一組最優(yōu)參數(shù),研究頻率調(diào)節(jié)器參數(shù)對一次調(diào)頻特性的影響;最后,由頻率調(diào)節(jié)器參數(shù)對一次調(diào)頻特性的影響規(guī)律整定一組最優(yōu)參數(shù),根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對變速機組一次調(diào)頻特性進行考核。(3)在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器中引入附加功率前饋控制,同時在有功功率調(diào)節(jié)器選用最優(yōu)參數(shù)的基礎(chǔ)上,通過分析與最優(yōu)參數(shù)整定,使頻率調(diào)節(jié)器參數(shù)最優(yōu),并參考最新的《電網(wǎng)運行準(zhǔn)則》等標(biāo)準(zhǔn)對變速機組一次調(diào)頻進行考核。結(jié)果表明:可變速抽水蓄能機組發(fā)電工況下進行一次調(diào)頻時,反應(yīng)滯后時間在0.3s之間,機組達(dá)到90%調(diào)整負(fù)荷所用時間在5s,機組實際輸出功率與機組響應(yīng)目標(biāo)功率偏差的平均值應(yīng)在理論計算的調(diào)整幅度的±5%以內(nèi)的時間在7.5s左右,全部優(yōu)于準(zhǔn)則的要求,而且利用動能使一次調(diào)頻調(diào)節(jié)初期的反調(diào)現(xiàn)象完全消失,大大提高了調(diào)節(jié)系統(tǒng)的速動性；變速機組的快速功率調(diào)節(jié)提高了一次調(diào)頻積分電量,發(fā)電工況下的一次調(diào)頻積分電量合格率達(dá)到了94.2%,優(yōu)于相關(guān)準(zhǔn)則的要求。
【學(xué)位單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TV743
【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 可變速機組的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 交流勵磁電機研究現(xiàn)狀
        1.2.2 變速抽水蓄能機組研究現(xiàn)狀
        1.2.3 水電機組一次調(diào)頻現(xiàn)狀
    1.3 本文主要研究內(nèi)容
    1.4 本章小結(jié)
2 可變速抽水蓄能機組發(fā)電工況數(shù)學(xué)模型
    2.1 交流勵磁發(fā)電機
        2.1.1 交流勵磁發(fā)電機工作原理
        2.1.2 交流勵磁發(fā)電機等效電路
    2.2 交流勵磁電機數(shù)學(xué)模型
        2.2.1 三相靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型
        2.2.2 旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型
    2.3 水輪機及引水系統(tǒng)
        2.3.1 引水系統(tǒng)模型
        2.3.2 水輪機模型
    2.4 本章小結(jié)
3 可變速抽水蓄電能機組發(fā)電工況控制系統(tǒng)及建模
    3.1 交流勵磁電機變流器的控制
        3.1.1 雙PWM變流器工作原理
        3.1.2 網(wǎng)側(cè)PWM變流器的數(shù)學(xué)模型
        3.1.3 網(wǎng)側(cè)PWM變流器的控制策略
        3.1.4 轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變流器的數(shù)學(xué)模型
        3.1.5 轉(zhuǎn)子側(cè)PWM變流器的控制策略
    3.2 水輪機轉(zhuǎn)速功率控制系統(tǒng)模型
        3.2.1 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器及隨動系統(tǒng)
        3.2.2 轉(zhuǎn)速尋優(yōu)的主要步驟
        3.2.3.轉(zhuǎn)速尋優(yōu)模型
        3.2.4 頻率調(diào)節(jié)器模型
    3.3 本章小結(jié)
4 變速抽水蓄能機組發(fā)電工況一次調(diào)頻特性分析
    4.1 水輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)一次調(diào)頻實驗方法
    4.2 變流器有功控制器參數(shù)對功率響應(yīng)的影響
        4.2.1 比例增益P1K對功率特性的影響仿真
        4.2.2 積分增益I1K對功率響應(yīng)的影響
    4.3 附加功率前饋控制
    4.4 發(fā)電工況一次調(diào)頻特性分析
        4.4.1 頻率調(diào)節(jié)器參數(shù)對一次調(diào)頻特性的影響
        4.4.2 一次調(diào)頻考核
    4.5 本章小結(jié)
5 可變速抽水蓄能機組發(fā)電工況積分電量考核
    5.1 積分電量考核算法
    5.2 積分電量仿真實驗
    5.3 積分電量與轉(zhuǎn)子動能守恒
    5.4 本章小結(jié)
6 結(jié)論與展望
    6.1 結(jié)論
    6.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)

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本文編號：2865147