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考虑风电出力波动的电力系统低频振荡分析
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考虑风电出力波动的电力系统低频振荡分析
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考虑风电出力波动的电力系统低频振荡分析
考虑风电出力波动的电力系统低频振荡分析毕业论文范文介绍开始:
考虑风电出力波动的电力系统低频振荡分析,硕士学位论文,共92页。
摘要
近年来,由于风电技术的进步、国家政策的支持、能源危机以及环境保护的客观需求,风电装机容量逐年大幅上升;同时由于大区电网互联而带来的区域之间的低频振荡弱阻尼现象备受关注,风电并网后对其产生的影响虽己得到初步研究,但是考虑风电出力波动的电力系统小干扰稳定还欠缺分析。本文建立了不同类型的风机模型,并分析了风电并网对系统阻尼特性的影响,求取了系统特征值对风电场有功出力的灵敏度,以此为指导求取了风电出力波动区间内系统振荡模态的阻尼比区间。
本文首先建立了风电机组的机械系统模型,包括空气动力学系统模型、机械传动系统模型和桨距角控制系统模型,然后建立了异步风机的感应发电机模型,针对双馈变速风机建立了发电机变换器等效模型和变换器控制系统模型,针对永磁直驱风机建立了永磁同步发电机模型,并对与其相应的变频器控制系统进行了建模。
然后分析了风电接入不同典型系统后对系统阻尼特性的影响,建立了三种不同风机单机接入无穷大母线的简单系统,建立了其用于小干扰稳定分析的状态方程,得到了系统状态矩阵的解析表达,通过特征值分析法对简单系统的振荡模态进行了研究,并分析了其产生的机理;以4机2区域经典系统为例研究了不同类型的等值风电场、不同的风电场出力的情况下风电接入对其原有振荡模态的影响;以新英格兰10机39节点系统为例,研究了风电场接入位置不同时,与无风电接入时相比,系统阻尼特性的变化。
最后本文为了研究风电出力波动区间下的系统阻尼特性变化规律,推导了系统特征值阻尼比对风电场有功出力的灵敏度计算公式,并用扰动法通过算例验证了公式的正确性。通过计算特征值灵敏度可以准确地得知风电场有功出力变化对系统振荡模态阻尼的影响趋势和影响程度,以此作为指导,使用迭代法求取了风电场有功出力区间内系统振荡模态的阻尼比极值,从而得到了阻尼比区间,通过分析振荡模态阻尼比达到极值时风电出力的状态,可以推断出详细的系统阻尼比在风电出力波动下的变化规律。
关键词:风电机组;风电场;阻尼特性;风电有功出力灵敏度;区间阻尼比
第1章绪论
1.1研究背景及意义
1.1.1研究背棄
近年来,为了优化资源配置和提高运行的经济性与可靠性,我国区域电网互联的现象越来越明显,这同时也符合我国能源、负荷的实际分布情况,在大区电网互联带来巨大经济效益的同时,也给系统带来了区域之间的低频振荡弱阻尼问题,大区电网互联电力系统的小干扰稳定性问题越发引起了人们的关注。
十八大报告指出,推动能源生产和消费革命,支持节能低碳产业和新能源、可再生能源发展,确保国家能源安全。这需要从根本上调整以煤为主的能源消费结构,提高新能源在终端能源消费中的比重。风电具有“零排放”的特点,是未来重点开发的清洁能源,与潮汝、太阳能相比,风电的利用效率最高,同时风电的生产成本不高,世界各国都支持风力发电产业,这使得世界范围内风力发电得到很快推广⑴。近些年中国的风电产业也方兴未艾[2],这主要得益于高价政策和特许权招标的出台,2012年国家能源局核准的风电项目容量共2528千瓦,与2011年2683万千瓦基本持平。2013年国务院印发了中国能源发展的十二五规划,其中有各种能源发展指标,其中要求2010到2015这五年内非化石能源的消费比重要增长将近3个百分点,在这样的能源发展背景下本文开展了风电并网稳定性的相关研究工作。
.......
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考虑风电出力波动的电力系统低频振荡分析
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