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佛得角共和国风电场的经济分析与技术研究

路易斯  
【摘要】:近年来,全世界都面临着诸如化石燃料短缺、石油价格飞涨、气候变化等问题。新能源发电已经成为许多国家解决这一问题的重要手段之一。出于经济性的考虑,在电网中引入大型风力发电系统更具吸引力,但高渗透率的电力系统稳定性等技术难题限制了风力发电系统的普及。 在佛得角共和国,能源需求在过去几年中持续增长,但绝大部分的石油依赖于从国外以很高的价格进口,这使得基于可再生能源的分布式发电系统越发受到重视。佛得角共和国的各个群岛上风力资源丰富,风力发电系统成为岛上最有前途的可再生能源发电技术。目前,基于风力发电的大规模并网发电项目正在实施中。为了检查电力系统在高渗透率风电场接入时所存在的问题,电网运营商必须对风力发电系统接入电网之前使用仿真分析的方法对电力系统进行研究。 佛得角共和国的首都圣地亚哥岛的电力系统包括9.35MW风力发电系统和36MW柴油机发电厂。本文将该电力系统作为个案开展研究,首先对电力系统进行了基于发电成本、燃料进口减少量和温室气体排放量估计的经济性评估,将结果与传统的柴油发电进行了比较。结果显示风力发电系统发电成本低,能减少燃料的进口,降低温室气体的排放,是佛得角的一个很好的选择。 本文基于Matlab/Simulink(?)中的SimPowerSystems相量模型建立了风力发电机组、双馈异步发电机、柴油发电机、传输线、电力电子变换器和STATCOM等的详细模型。针对三相电力电子变换器,本文建立了基于dq0坐标系的控制系统仿真模型,给出了风力发电系统基于电力电子变换器的控制和保护系统,并对其进行了详细的测试和分析。 本文基于Matlab/Simulink(?)对圣地亚哥岛的电力系统进行建模和仿真研究。分析了电力系统分别在阵风条件下和输电线短路时的稳定性和运行情况,并考虑了无功功率补偿器STATCOM的影响。仿真结果显示,当风力发电厂处于稳定的阵风环境中时,电力系统运行稳定。然而,在输电线出现短路的情况下风力发电机组将可能关闭。 STATCOM保证了风力发电系统能够良好地接入电网,这种情况下,电力电子变换器表现出了优异的性能。本文通过仿真测试了带STATCOM的电网稳定性。仿真结果显示,STATCOM能在短路的情况下提高风电场并入电力系统后的稳定性.


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