雙饋風電接入對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性影響機理研究.pdf

1、隨著大規(guī)模雙饋風電的并網(wǎng)，雙饋風電給電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行帶來的影響愈加突出。與傳統(tǒng)同步機相比，雙饋風機在本征結(jié)構(gòu)和響應特性方面存在顯著差異，給電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的認識和分析提出了新的挑戰(zhàn)。揭示雙饋風電對電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響機理具有重要的理論意義和工程價值。為此，論文建立了計及鎖相環(huán)動態(tài)的雙饋風機動態(tài)模型，分析了鎖相環(huán)對雙饋風機與系統(tǒng)間小干擾穩(wěn)定的關鍵影響，在此基礎上，提出了雙饋風機鎖相環(huán)與同步機動態(tài)的交互作用機理分析方法，并分析了頻率控制對雙饋

2、風機與同步機交互作用的影響，揭示了雙饋風機及其頻率控制對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的影響機理。同時，針對雙饋風機對暫態(tài)穩(wěn)定的影響，從功角特性的角度揭示了其影響機理。論文主要研究工作和創(chuàng)新成果如下:
　　針對忽略鎖相環(huán)動態(tài)的雙饋風機模型不準確的問題，建立了計及鎖相環(huán)動態(tài)的雙饋風機動態(tài)模型，研究了雙饋風機的多時間尺度動態(tài)及其耦合特性。根據(jù)風機軸系與發(fā)電機定轉(zhuǎn)子磁鏈狀態(tài)變量時間尺度差異大、近似解耦的特性，提出了雙饋風機軸系扭振模式和定轉(zhuǎn)子磁鏈振蕩模

3、式的降階估計方法，并利用奇異攝動理論驗證了該方法的正確性。
　　基于功角類比、鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)與同步機轉(zhuǎn)子動態(tài)方程，闡明了雙饋風機與系統(tǒng)間的小干擾穩(wěn)定和同步機小干擾功角穩(wěn)定的相似性。通過類比同步機功角概念，定義了雙饋風機功角，分析了它與風機空間電壓矢量的關系;揭示了鎖相環(huán)完全跟蹤與不完全跟蹤情況下雙饋風機的功角變化特性;基于風機鎖相環(huán)動態(tài)方程與同步機轉(zhuǎn)子運動方程闡明了雙饋風機與同步機小干擾分析模型的相似性，分析了雙饋風機與系統(tǒng)間小干擾模

4、式的影響因素，為雙饋風機對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定影響分析奠定了基礎。
　　分別提出了基于動態(tài)響應和耦合狀態(tài)矩陣的雙饋風機與同步機小干擾互作用機理分析方法。建立了小干擾下雙饋風機鎖相環(huán)輸出與同步機功角互作用的二階常系數(shù)非齊次微分方程，提出了基于響應的雙饋風機與同步機小干擾互作用的機理分析方法，該方法從動態(tài)響應互作用的角度揭示了風機鎖相環(huán)輸出動態(tài)與同步機功角動態(tài)的互作用機理;建立了小干擾下包含鎖相環(huán)輸出與同步機功角動態(tài)的線性狀態(tài)空間方程，根據(jù)

5、耦合項的強弱，并結(jié)合攝動法，分別給出了弱耦合和強耦合情況下的模式確定方法，從狀態(tài)矩陣耦合項的角度揭示了雙饋風機鎖相環(huán)動態(tài)與同步機功角動態(tài)的互作用影響機理。
　　采用轉(zhuǎn)矩分析和狀態(tài)矩陣分析方法，分別揭示了單機和多機系統(tǒng)中雙饋風機頻率控制對系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定的影響機理。推導了風電接入點頻率與系統(tǒng)同步機頻率間的關系。進而，針對擴展單機無窮大系統(tǒng)/兩機系統(tǒng)，采用轉(zhuǎn)矩分析法研究了雙饋風機下垂控制和虛擬慣量控制參數(shù)、風機接入位置和同步機慣性時間系