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《清华大学》 2004年
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大型风电场并网运行的若干技术问题研究

吴俊玲  
【摘要】:二十世纪八十年代以来,并网型风力发电以其独特的能源、环保优势和规模化效益,得到长足发展。由于风电场是一种依赖于自然能源的分散电源,同时目前大多采用恒速恒频异步风力发电系统,其并网运行降低了电网的稳定性和电能质量。随着风电场规模的不断扩大,风电特性对电网的负面影响愈加显著,成为制约风电场建设规模的严重障碍。因此深入研究风电场与电网的相互作用成为进一步开发风电所迫切要求解决的问题。 本文以恒速恒频异步风力发电系统为研究对象,着眼于并网风电场与电网之间的相互影响,特别是对系统稳定性以及电能质量的影响,对大型风电场并网运行中的一些基础性的技术问题进行了研究。 首先,建立了用于机电暂态仿真的风电机组数学模型和风速模型,并以MATLAB及其仿真工具Simulink为平台,实现了包含风电场的电力系统潮流计算和暂态仿真,仿真程序可以模拟风电场在各种风速扰动下的响应,部分或全部风电机组退出运行以及电网的短路、断线、负荷变化等大扰动下的动态过程。 其次,阐明了衡量风电场建设规模的两个指标:风电穿透功率极限和风电场短路容量比,讨论了影响风电场最大注入功率的主要因素和分析这一问题的主要方法。以我国实际电网为例,通过计算分析,探讨了电网中风电场的最大注入功率问题,给出了分析这一问题的简单的思路和方法。 最后,研究了改善风电场运行性能的措施,包括采用动态无功补偿装置SVC和具有有功无功综合调节能力的超导储能装置SMES以及轻型直流输电HVDC Light在风电场中的应用等。
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