大規(guī)模風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定性研究.pdf

1、穩(wěn)定性是影響大電網(wǎng)區(qū)域互聯(lián)的關(guān)鍵性因素，其中區(qū)域間和區(qū)域內(nèi)的弱阻尼或負(fù)阻尼問題備受關(guān)注。作為技術(shù)最成熟的可再生能源利用方式，風(fēng)力發(fā)電在電力系統(tǒng)中所占比例越來越高。對(duì)于大規(guī)模風(fēng)電接入電力系統(tǒng)后的系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定及阻尼特性的影響還沒有得到充分全面的研究。本文建立了風(fēng)電機(jī)組及簡單系統(tǒng)的線性化狀態(tài)方程，以實(shí)際互聯(lián)電力系統(tǒng)為例，研究了風(fēng)電場對(duì)系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定及阻尼特性的影響，提出了改善系統(tǒng)阻尼的風(fēng)電機(jī)組穩(wěn)定控制模型。論文主要貢獻(xiàn)如下： (1)

2、建立了風(fēng)電機(jī)組的空氣動(dòng)力學(xué)模型、軸系模型及槳距角控制系統(tǒng)模型用于小干擾穩(wěn)定分析的線性化狀態(tài)方程；推導(dǎo)了異步發(fā)電機(jī)、雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)和永磁同步發(fā)電機(jī)在同步旋轉(zhuǎn)參考坐標(biāo)系下的線性化動(dòng)態(tài)方程；建立了變速風(fēng)電機(jī)組(雙饋?zhàn)兯亠L(fēng)電機(jī)組和永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組)變頻器及其控制系統(tǒng)模型的線性化狀態(tài)方程。 (2)建立了包含異步風(fēng)電機(jī)組、雙饋?zhàn)兯亠L(fēng)電機(jī)組和永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的簡單風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模型，建立了簡單系統(tǒng)的小干擾穩(wěn)定分析線性化狀態(tài)方程，得出了狀態(tài)矩陣元

3、素的參數(shù)表示形式。用特征值分析方法研究了三種類型風(fēng)電機(jī)組引入的振蕩模態(tài)，分析了各種振蕩模態(tài)產(chǎn)生的機(jī)理。結(jié)果表明，風(fēng)電機(jī)組接入系統(tǒng)后引入了相應(yīng)的振蕩模態(tài)，這些振蕩模態(tài)主要與風(fēng)電機(jī)組機(jī)械系統(tǒng)及變頻器控制系統(tǒng)相關(guān)，具有較好的阻尼特性。 (3)在仿真軟件DIgSILENT/PowerFactory中建立了風(fēng)電場及電力系統(tǒng)模型。考慮風(fēng)電場出力及電力系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用等的變化情況，研究了風(fēng)電場采用不同類型風(fēng)電機(jī)組接入電力系統(tǒng)后，對(duì)系統(tǒng)低頻振蕩模態(tài)

4、及阻尼特性影響的機(jī)理。從理論及仿真兩方面分析得出結(jié)論，在論文所研究的電力系統(tǒng)中，風(fēng)電場采用異步風(fēng)電機(jī)組時(shí)能夠在一定程度上改善系統(tǒng)阻尼，而采用雙饋?zhàn)兯亠L(fēng)電機(jī)組和永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組時(shí)在某種程度上降低了系統(tǒng)阻尼。 (4)提出了變速風(fēng)電機(jī)組的穩(wěn)定控制模型，在系統(tǒng)發(fā)生低頻功率振蕩時(shí)，雙饋?zhàn)兯亠L(fēng)電機(jī)組以發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)差率為輸入信號(hào)，永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組以系統(tǒng)頻率為輸入信號(hào)。利用變頻器控制系統(tǒng)對(duì)風(fēng)電機(jī)組輸出電磁功率進(jìn)行快速控制，使變速風(fēng)電機(jī)組向系統(tǒng)注入與