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《清华大学》 2004年
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风电场建模和仿真研究

孙建锋  
【摘要】:由于日趋严重的环境与资源问题以及风能利用的成本低廉和技术成熟等原因,风力发电成为电力系统中相对增长最快的新能源发电技术,发展风电成为改善电力系统经济运行极为重要的措施。近几年,风力发电机组单机容量和风电场建设规模都日益扩大,但风力的随机性和间歇性会对电力系统稳定运行产生一定的影响,因此对于含有风电场的电力系统,需要建立正确的数学模型并对该系统进行仿真分析。 作为分析的基础,本文建立了风速、风电机组和风电场的数学模型。风电机组的数学模型主要包括风轮机模型、传动机构模型和异步发电机模型,仿真分析了风电机组对于风速四种分量的响应。风电场模型研究中,考虑到尾流效应和地理位置等因素,风电场中各台风机位置处的风速并不相同,因此研究了风能分布的Jensen模型和Lissaman模型,并以72机的风电场为例计算分析,结果表明了风能分布模型在大规模风电场模型分析中的重要性。由于大量异步发电机并列运行模型的仿真会极大的浪费仿真时间,因此,本文提出了风电场电气部分参数的等值模型,并以三机系统为例,用Simulink仿真工具箱验证其有效性。综合风能分布模型和电气等值算法,本文提出了风电场仿真分析的流程图。 基于上述模型,本文对风电场—无穷大系统进行了简单的仿真分析,主要包括小干扰稳定分析,风电场的并网、负荷扰动以及联络线故障时的暂态分析。然后以达里风电场所在系统为例,在稳态分析和暂态分析的基础上计算风电场允许接入最大容量。 最后,本文研究了双馈电机的数学模型,用电力系统静态分析和暂态仿真分析的方法比较双馈发电机和普通异步发电机的特性,研究表明双馈电机对提高风电场短路容量比和改善功率因数都有显著的作用。
【学位授予单位】:清华大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2004
【分类号】:TM614

【引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 田继伟;张新燕;;风电场并网引起的电压波动仿真[J];电机技术;2008年05期
2 易鹏;李凤婷;;应用于风电场的STATCOM的仿真研究[J];电机技术;2010年05期
3 曹积欣;王冠军;李建民;;风电并网电力系统无功补偿动态性能研究[J];电力电容器与无功补偿;2012年03期
4 项真;解大;龚锦霞;张延迟;;用于风电场无功补偿的STATCOM动态特性分析[J];电力系统自动化;2008年09期
5 刘芳宇;李艳春;;基于Matlab的双馈风力发电系统动态仿真[J];电气技术;2007年11期
6 张瑞明;张新燕;陈莉;;风电场接入系统后的暂态特性研究[J];电气自动化;2011年02期
7 苏常胜;李凤婷;晁勤;武宇平;;异步风力发电机等值及其短路特性研究[J];电网技术;2011年03期
8 袁贵川;倪林;陈颖;;大型风电场等值建模与仿真分析[J];广东电力;2010年11期
9 陈锐;曾沅;;风电机组建模仿真技术发展现状及研究进展[J];广东电力;2011年12期
10 周红莲;李凤婷;苏常胜;贾言争;;异步风电机组等值研究[J];大电机技术;2013年01期
中国博士学位论文全文数据库 前4条
1 贾增周;大型风力发电机组的智能滑模变结构控制研究[D];华北电力大学(河北);2008年
2 范晓旭;变速恒频风力发电机组建模、仿真及其协调优化控制[D];华北电力大学(北京);2010年
3 张硕;计及风电场容量可信度的电力系统可靠性研究[D];华北电力大学(北京);2010年
4 艾超;液压型风力发电机组转速控制和功率控制研究[D];燕山大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郭婧;含风电场的电力系统充裕度评估[D];太原理工大学;2011年
2 孙瑞;基于同步相量技术的并网风电场静态电压稳定性评估[D];沈阳工业大学;2011年
3 张坤;用于电力系统仿真的风电场等值模型研究[D];华北电力大学(北京);2011年
4 刘石川;异步风机运行特性及并影响研究[D];华北电力大学(北京);2011年
5 张录楠;风电机组控制器仿真测试系统的研究[D];华北电力大学(北京);2011年
6 张琳;变速恒频风力发电实时仿真测试系统控制软件的研究与开发[D];华北电力大学(北京);2011年
7 张彦凯;风力发电机组并网的电压稳定性分析研究[D];兰州理工大学;2011年
8 郭强;西北民族地区风能开发研究[D];中央民族大学;2011年
9 赵海岭;含直驱机组风电场的电力系统电压稳定性研究[D];新疆大学;2011年
10 张俊;含风电场的电力系统频率稳定分析研究[D];新疆大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前7条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 孙楷淇;;基于MATLAB的TCR-TSC型无功补偿装置(SVC)仿真研究[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2011年S1期
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10 郑江云;;基于信噪比的完全自适应灰度图像水印算法[J];安庆师范学院学报(自然科学版);2009年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 孙楷淇;;基于MATLAB的TCR-TSC型无功补偿装置(SVC)仿真研究[A];2011年安徽省智能电网技术论坛论文集[C];2011年
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3 胡伟;侯佑华;徐飞;于骥;;电力系统发电厂联络变压器的降损研究[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
4 聂宜云;刘永善;;基于MATLAB/SIMULINK的图像制导航弹仿真建模[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
5 吴水军;陈晶;刘明群;杨滔;杨杨;;励磁系统调差环节对系统阻尼的影响机理和仿真分析[A];2010年云南电力技术论坛论文集(优秀论文部分)[C];2010年
6 王正风;白涧;;发电机无功功率与电力系统稳定运行[A];第四届安徽科技论坛安徽省电机工程学会分论坛论文集[C];2006年
7 王正风;黄太贵;;发电机无功功率与机端电压对系统暂态功角稳定性的影响分析[A];第十六届(2008年)华东六省一市电机(电力)工程学会输配电技术研讨会论文集[C];2008年
8 乔建强;杨水丽;陈江涛;李蓓;;风电场并网布局对系统稳定性的影响研究[A];第十三届中国科协年会第15分会场-大规模储能技术的发展与应用研讨会论文集[C];2011年
9 刘鹏;;复杂系统临界电压的实用计算法[A];2003中国电机工程学会电力系统自动化专委会供用电管理自动化分专业委员会成立暨第一届学术交流会议论文集[C];2003年
10 贾宁;常鲜戎;;调度员培训仿真系统(DTS)继电保护模块的开发[A];2007中国继电保护及自动化行业年会论文集[C];2007年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王敏;分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响[D];合肥工业大学;2010年
2 撖奥洋;变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究[D];华中科技大学;2010年
3 仲悟之;受端系统暂态电压稳定机理研究[D];中国电力科学研究院;2010年
4 汪隆君;电网可靠性评估方法及可靠性基础理论研究[D];华南理工大学;2010年
5 张璞;多直流馈入受端交流电网继电保护动作特性研究[D];华南理工大学;2010年
6 罗珂;基于输出预测和LMI方法的电力系统广域阻尼控制研究[D];山东大学;2010年
7 施希;大型压水堆核电站接入电网的理论和技术研究[D];武汉大学;2009年
8 段志远;计及信号传输时延的电力系统阻尼控制器研究[D];武汉大学;2009年
9 胡笳;系统扰动条件下同步发电机运行行为的时步有限元研究[D];华北电力大学(北京);2010年
10 苏玲;微网控制及小信号稳定性分析与能量管理策略[D];华北电力大学(北京);2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 田恩国;基于EKF无速度传感器矢量控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
2 王允峰;船舶纵横摇和升沉运动预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 孙敬武;基于周期图和神经网络船舶运动预报方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 孙立晶;基于模糊-PID算法的柴油机调速控制策略设计与研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 张丛辉;船舶燃气轮机—发电系统稳定性研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
6 张玉佳;特高压交直流系统相互作用问题研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
7 徐滨海;船舶电力仿真系统建模及拓扑分析[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 林媛媛;基于模糊PI控制器的STATCOM研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
9 孙文君;汽车油气弹簧特性仿真研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
10 吕明;等螺旋升角截齿排列截割头截割性能研究[D];辽宁工程技术大学;2010年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 杨之俊;;基于Matlab的组合风速建模与仿真[J];安徽电气工程职业技术学院学报;2008年03期
2 余志国;陈为化;王超;朱韬析;;基于电压风险的电力系统预防控制[J];安徽电力;2009年01期
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10 赵栋利;胡书举;赵斌;许洪华;;风力发电机、变流器及其低电压穿越概述[J];变频器世界;2009年02期
中国重要报纸全文数据库 前7条
1 本报记者 任春;[N];中国电力报;2008年
2 国网能源研究院智能电网研究所 靳晓凌 张义斌;[N];中国电力报;2010年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 王在;基于演化优化的系统可靠性设计[D];中国科学技术大学;2011年
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9 刘忠;新型液压冲击机械设计理论与控制策略研究[D];中南大学;2001年
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中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 冯凯辉;风电场动态无功补偿方案设计[D];长沙理工大学;2010年
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4 杜魏魏;风力发电可变导叶液力机械调速装置研究[D];吉林大学;2011年
5 马一凯;基于CPS标准和机组优化组合的自动发电控制改进研究[D];西华大学;2011年
6 马敏;风电接入对电网暂态稳定性及调峰能力的影响研究[D];华北电力大学(北京);2011年
7 刘石川;异步风机运行特性及并影响研究[D];华北电力大学(北京);2011年
8 周欢;不同地区风电并网低电压穿越标准研究[D];华北电力大学(北京);2011年
9 林灵兵;供电设备检修计划优化研究与系统设计[D];郑州大学;2011年
10 冉然;并网风电场无功补偿策略研究[D];华北电力大学;2011年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 常帅帅;刘金平;;基于电力系统供电成本模型的风电场经济性分析[J];北方经济;2010年20期
2 金一丁;宋强;刘文华;;直驱永磁同步风电机组的建模与仿真分析[J];水电自动化与大坝监测;2008年05期
3 魏毅立;薛小倩;;风力机风轮模拟实验平台的设计[J];电测与仪表;2012年05期
4 杨国良;朱艳萍;陈朋朋;张纯江;;瞬时功率理论在直驱风力发电低电压穿越中的应用[J];电气应用;2011年05期
5 韩肖清;王子婷;史燕;;基于Matlab的变速恒频双馈风力发电场最大安装容量的确定[J];电力学报;2009年03期
6 付冬梅;李彤;房俊龙;;风力发电机液压变桨距控制系统的研究[J];电力学报;2012年03期
7 杨志越;李凤婷;;风电场异步风力发电机端无功补偿方案研究[J];大电机技术;2011年06期
8 田继伟;张新燕;;风电场并网引起的电压波动仿真[J];电机技术;2008年05期
9 易鹏;李凤婷;;应用于风电场的STATCOM的仿真研究[J];电机技术;2010年05期
10 杨志越;李凤婷;;异步风力发电机无功补偿方案的仿真研究[J];电机技术;2011年04期
中国重要会议论文全文数据库 前4条
1 周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;;自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
2 张维东;王乾;张洪亮;;基于内扰的风力异步发电机辨识研究[A];山东电机工程学会第四届供电专业学术交流会论文集[C];2007年
3 顾妍;李升;朱轶伦;陈小强;;基于PSAT的含风电场电力系统暂态电压稳定性仿真研究[A];第八届长三角电机、电力科技分论坛论文集[C];2011年
4 潘琳;;风电场并网对系统的影响及对策[A];2009年风电场接入电网技术专题研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
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4 卢奭瑄;风力发电机组动力模型及循环变桨控制策略研究[D];沈阳工业大学;2012年
5 范晓旭;变速恒频风力发电机组建模、仿真及其协调优化控制[D];华北电力大学(北京);2010年
6 张硕;计及风电场容量可信度的电力系统可靠性研究[D];华北电力大学(北京);2010年
7 刘钊;风力发电系统中链式STATCOM关键技术[D];华中科技大学;2010年
8 陈思哲;双馈感应风力发电机组的控制研究[D];华南理工大学;2010年
9 陈霞;基于多端直流输电的风电并网技术研究[D];华中科技大学;2012年
10 于芃;基于混合储能的风电场实时功率调控系统研究[D];大连理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
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4 杨先有;风电机组变桨距实验平台数字物理混合设计及仿真[D];湘潭大学;2010年
5 张忠志;双馈风电机组并网稳定性研究[D];天津理工大学;2010年
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7 王昊宁;直接电流控制的静止无功发生器的研究[D];山东大学;2010年
8 李朋;小型风力发电系统最大功率追踪及控制器的研究[D];山东建筑大学;2011年
9 李云;大型风力机的故障诊断专家系统[D];沈阳工业大学;2011年
10 徐健;大型风电机组控制策略研究[D];沈阳工业大学;2011年
【二级参考文献】
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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3 苏常胜;李凤婷;;基于PSCAD/EMTDC并网异步风电场短路特性的仿真分析[J];水力发电;2010年10期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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7 象山记者站 陈光曙 丁华 记者 王量迪;象山风电建设风生水起[N];宁波日报;2011年
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
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5 白永祥;省级调度中心风电场调度管理技术支持系统关键问题研究[D];天津大学;2011年
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7 郑刚;风电场有功功率控制系统关键技术研究[D];电子科技大学;2011年
8 王成福;风电场并入电网的调控理论研究[D];山东大学;2012年
9 潘文霞;大型风电场电压稳定性分析与控制研究[D];河海大学;2004年
10 陈功贵;含风电场电力系统优化运行研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 孙建锋;风电场建模和仿真研究[D];清华大学;2004年
2 李晓涛;并网型风电场的短路电流计算及低电压穿越能力分析[D];华北电力大学(北京);2011年
3 陆以军;风电接入对配电网的影响及对策研究[D];山东大学;2010年
4 张飞;含有储能设备的风电场并网运行相关问题研究[D];华北电力大学(北京);2010年
5 谭娟;含大规模风电场的电网等值研究[D];华北电力大学(北京);2011年
6 吴勇;尼尔基风电场新建工程可行性研究[D];吉林大学;2011年
7 李钦伟;大唐吉林向阳风电场风机布置方案及发电量研究[D];吉林大学;2011年
8 蔡彦涛;大型风电场接入电力系统暂态稳定性研究[D];广东工业大学;2011年
9 赵海岭;含直驱机组风电场的电力系统电压稳定性研究[D];新疆大学;2011年
10 项喆;智能电网中分布式电源对改善配电网电能质量方面的应用研究[D];上海交通大学;2010年
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