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风火打捆外送系统暂态稳定性及控制策略研究

王阔  
【摘要】:传统化石能源逐渐减少和环境污染日渐严重的情况下,可再生清洁能源的开发与利用得到各国的重视。我国风能资源丰富,大力发展风力发电技术可以减少环境污染。随着风力发电的发展,装机容量大幅度提高,风力发电在电源中的比重越来越大。但是风电的不确定性给电网安全稳定带来很多风险。本文针对风火大捆交直流外送系统,研究风电火电相互之间对电网的暂态稳定性影响,并且对发生故障后送端系统应采取的紧急控制策略进行研究。首先,本文针对风火打捆典型系统,基于MATLAB仿真软件建立了能够表征该系统的基本特性的动态数学模型,其中包括双馈感应风电机组、火电机组和直流系统的数学模型。其次,基于EEAC理论和不平衡能量动力学理论,在仿真边界条件为风电机组的低电压穿越能力很好,而且风电、火电机组全部开机总出力保持一定时,仿真分析了风电火电不同配置比例下对风火打捆系统故障时送端系统的暂态稳定性的影响差异,系统暂态稳定裕度越大对系统暂态稳定越有利。对风火打捆典型系统仿真分析得出了系统故障时,受扰机群的机组惯量小于余下机群的机组惯量时,提高风电的比例对系统稳定性越好的结论,这为系统暂态稳定预防提供了参考依据。根据仿真结果,阐述了风火打捆交流外送通道故障时,送端系统暂态失稳的原因是因为故障后系统中产生了大量的加速能量且外送通道母线电压大幅度降低这两方面原因综合影响的结果。最后,比较分析了风火打捆系统中风电切机和火电切机两种切机方案对暂态稳定性的影响,发现了不同切机量对系统暂态稳定性影响规律,根据这种影响规律提出联合切机方案,仿真验证风电火电联合切机的可行性;又分析了风电场配置FACTS动态无功补偿装置,分别对SVC和STATCOM两种补偿装置进行仿真对比分析,得出了在经济性允许的条件下STATCOM更能为系统提供更多无功支撑;利用直流系统的功率调制方式抑制风功率波动的方法,实现直流输电功率动态跟踪风功率波动,缓解发电机短时调频压力,提高系统暂态稳定性。


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