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《中国电力科学研究院》 2003年
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变速恒频风电机组并网运行模型研究及其应用

申洪  
【摘要】:随着风力发电技术的快速发展,变速恒频风力发电机组(简称风电机组)已经在兆瓦级风电机组中得到广泛的应用。本文对变速恒频风电机组并网运行模型进行了研究,并将该模型应用于分析计算大型风电场最大安装容量及电压稳定性问题。本文研究成果概括如下: (1)通过对风力机机械转矩特性和双馈电机的转矩—转速特性的研究,得出变速恒频风电机组的转矩—转速特性。 (2)在双馈电机稳态数学模型的基础上,建立了变速恒频风电机组并网运行稳态数学模型。应用该模型,可以根据风电机组风功率特性曲线和转速特性曲线,计算风电机组定子侧和转子侧的功率分布。同时,提出了确定变速恒频风电机组无功容量极限的方法,该方法可用于电力系统电压稳定性分析中。 (3)在双馈电机动态数学模型的基础上,建立了变速恒频风电机组并网运行动态数学模型,该模型包括机械传动部分、双馈电机和控制系统三部分;并且介绍了应用于风电机组动态仿真中的三种典型风速模型。 (4)应用中国电科院开发的《电力系统分析综合程序》(PSASP),实现了含变速恒频风电机组的电力系统的稳态仿真和动态仿真,其中变速恒频风电机组的数学模型用PSASP中的用户程序接口(UPI)模块实现。 (5)提出了一种应用电力系统稳态和动态仿真确定风电场最大安装容量的计算方法。稳态仿真求取方法中考虑了负荷水平的影响和风速的变化。动态仿真求取方法中扰动形式包含风速扰动和系统故障。 (6)介绍了用于分析风电场并网运行电压稳定性问题的静态方法—P-V曲线法和V-Q曲线法,分析了变速恒频风电机组和固定转速风电机组的无功功率特性,并研究了分别采用两种风电机组的风电场并网运行电压稳定性问题。 本文研究成果为变速恒频风电机组提供了并网运行仿真工具,既可以用于变速恒频风电机组的特性分析,也可以用于对含变速恒频风电机组的电力系统进行分析计算。
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