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风电并网对电力系统调度运行影响的研究

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摘要

第一章 绪论

1.1 选题背景和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文主要研究工作

第二章 风力发电机组的时域仿真模型

2.1 风力发电机的结构

2.2 风速模型

2.3 风力发电机组的暂态模型

2.4 时域仿真法

2.5 算例仿真

2.6 电网运行的电压标准

2.7 本章小结

第三章 风电机组并网后的系统频率分析

3.1 电力系统频率稳定分析方法

3.2 风电机组并网后的电力系统频率分析

3.3 仿真计算

3.4 风电并网后系统频率波动技术要求

3.5 本章小结

第四章 考虑风电机滑差的电压稳定分析

4.1 考虑S以及风速随机性和负荷随机性的电压灵敏度指标

4.2 考虑负荷随机性后的电力系统潮流

4.3 仿真计算

4.4 风电并网后的系统电压技术规定

4.5 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢

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摘要

风力发电相比于常规能源发电,具有清洁、可再生的特点。大力发展风力发电有利于实现清洁能源替代,解决化石能源日益枯竭的问题;有利于减少因化石能源发电而产生的污染物的排放,保护生态环境。但是由于风速的变化是随机性的,风电机组的出力也是随机变化的。风电出力的随机性使其并入电网后会导致系统的电能质量下降。由于目前政府新能源政策的引导和风电技术的日益成熟,我国风力发电装机容量持续增加。风电并网比例的增加将对电网在功率平衡、电能质量、系统稳定等方面产生不可忽视的影响。
  为系统性地分析风电并网对电力系统运行调度的影响,本文首先建立了风力发电机的暂态模型,利用时域仿真法分别研究了风速波动时以及三相短路故障下,风电并网系统节点电压的暂态稳定性。然后探讨了风电并网对系统频率的影响,并进一步提出了研究风电功率在短时间内波动对电网调频影响的分析方法。最后基于风电并网背景,综合考虑到负荷的波动性以及异步风机滑差S的可控性,为调度运行提出一种新的稳压调控策略。本文的主要工作如下:
  1.建立了基于时域仿真下的鼠笼异步风力发电机组和双馈风力发电机组模型,观察其并网后故障扰动、不同的风速分布和负荷波动对系统暂态电压稳定性的影响,为风电并网后对系统电压水平影响的评估和预防控制提供了一定的理论依据。
  2.以异步风力发电机为例,分析研究风力发电机组并网后,风速的改变及负荷波动对系统的频率产生的影响,定义了衡量电网一次调频能力的指标,将风力发电的出力看作负的负荷,分析了风电接入电网后对有功功率平衡的影响,进一步提出了关于风力发电出力的短期波动对系统频率调整影响的分析方法,为电网调度及频率调节提供了一定的参考。
  3.研究风力发电机组接入系统后电网调度运行时电压的静态特性。将滑差S作为状态变量通过调节风电功率应对负荷的随机变化,为风电并网下的电网调度运行提供了一种新的稳压控制策略。建立了含风力机发电机组并考虑风力机发电机滑差以及风速和负荷随机性的系统潮流模型,并采用灵敏度分析方法对风电并网后系统电压稳定性进行分析,有效的指出风力机发电机组并网后系统电压稳定性较薄弱和失稳的区域,为电网调度及无功补偿提供了一定的依据。并通过新英格兰68节点系统对模型进行了验证。

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