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《长沙理工大学》 2010年
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考虑风速随机性的风电场电压相关问题的研究

周志飞  
【摘要】: 面临日益突出的能源和环境问题,人们越来越重视开发和利用可再生资源。风能发电作为一种较为成熟的可再生能源利用方式得到快速发展,风电在电网中的比例不断增加。由于风电接入电网改变了原有的潮流分布,使得电网的电压稳定性和暂态稳定性都会发生变化。而且,风速的随机性和间断性导致风电场输出功率的波动性,给风电系统的电压质量等造成严重的影响,导致局部电压水平降低,成为制约风电场发展的重要因素。本文针对风电场接入电网的稳定性问题进行了研究,主要研究内容包括: (1)建立四分法划分的风速模型和简化的风力发电系统的传输线路模型,考虑双馈异步风力发电机的转差率和风电机注入系统的功率的随机性,推导出动态电压崩溃指标。然后考虑风电系统接入静止无功补偿器,从而提高了系统电压崩溃预防能力。该指标为划分电压薄弱区域或易发生电压崩溃的区域和实时稳定控制提供了理论依据。 (2)在介绍了静止同步补偿器的基本电路结构、工作原理及其数学模型和控制策略基础上,研究在风速和三相短路故障扰动下,对比仿真含6台双馈感应风力机的风电场算例接入静止同步补偿器的前后两种情况,验证了该装置能够有效地提高风电场的电能质量和稳定性。 (3)针对超导储能装置的基本结构,工作原理和数学模型,合理设计功率解耦的比例–积分–微分超导磁储能控制器来抑制功率波动,从而平滑风电场的输出功率。最后对含6台单机容量为1500kW的双馈感应风力发电机组成的风电场进行仿真研究,结果表明超导储能装置能在一定程度上提高风电场的暂态稳定性。 本文以配电网系统中接入单台风力发电机和含6台风力机的风电场为例进行仿真分析,仿真结果表明了该方法的有效性和实用性。
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