风电场直流并网系统静态电压稳定分析方法研究

摘要

传统能源的日益枯竭及其带来的全球环境恶化，使得具有可再生、无污染、储量丰富、分布广等优点的风能备受各国重视。而我国主要的风力资源远离负荷中心，需并网远距离输送到负荷中心。电压源型的高压直流输电（VSC-HVDC）与交流输电和传统直流输电相比，有诸多优点，比如具有独立控制有功和无功、可为无源网络供电、占地面积小、可发出无功、在分散性的小型可再生能源发电并网方面具有经济性等，因此，VSC-HVDC更适合风电并网。而风电场规模的日益扩大使得风电并网对系统电压稳定性的影响越来越严重，因此，很有必要分析基于VSC-HVDC的风电并网系统的静态电压稳定性。
　　首先，针对现有交直流联合系统潮流统一迭代法对纯交流程序继承性差、程序编写工作量大以及交替迭代算法没有考虑交、直流之间的耦合而导致收敛性差、精度低的缺陷，结合直流网络方程及VSC控制方程实现交流、直流子系统完全解耦及独立求解，从而形成了一种AC/VSC-MTDC混联系统潮流解耦快速算法。
　　其次，针对线路换相换流器（LCC）与电压源换流器（VSC）的结合成的混合直流输电系统特别适合多风电场同时并网，这样就形成了交流/混合多端直流输电(AC/Hybrid-MTDC)系统。论文在实现交流、直流子系统解耦的基础上，通过在交流子系统雅可比矩阵中分别追加了LCC和VSC的耦合项来独立、交替求解交流子系统、直流子系统潮流，算法收敛性好、计算速度快。
　　然后，论文研究了AC/VSC-MTDC混联系统的静态电压稳定性分析方法。提出以AC/VSC-HVDC混合系统潮流解耦快速算法为基础、局部参数化的连续潮流算法来分析AC/VSC-MTDC混联系统静态电压稳定性。算法计算速度快，且能够方便计及VSC-MTDC系统运行方式转换。
　　最后，论文针对传统连续潮流算法分析风电场直流并网系统静态电压稳定过程中，在移去直流系统后出现孤立风电场交流节点，无法进行迭代这一现象，提出将风电场等效成变PQ节点，在建立节点无功功率与节点电压、有功功率函数关系基础上，应用前述AC/VSC-MTDC混联系统静态电压稳定性分析方法来分析基于VSC-HVDC的风电场并网系统静态电压稳定性分析。
　　论文提出的研究方法对AC/VSC-MTDC混合系统潮流计算、静态电压稳定性分析、AC/Hybrid-MTDC潮流计算以及基于AC/VSC-HVDC的风电场并网系统静态电压稳定分析方法都具有较好的参考价值。

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目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 国内外在该方向的研究现状

1.3 主要研究内容

第2章 AC/VSC-MTDC混联系统潮流计算

2.1 引言

2.2 VSC-MTDC直流系统工作原理

2.3 VSC-MTDC稳态特性分析

2.4 AC/VSC-MTDC混联系统潮流计算

2.5 算例分析

2.6 本章小结

第3章 AC/Hybrid-MTDC混联系统潮流计算

3.1 引言

3.2 直流系统变量求解

3.3 交直流系统间的耦合项计算

3.4 AC/Hybrid-MTDC混联系统潮流计算流程图

3.5 算例分析

3.6 本章小结

第4章 AC/VSC-MTDC混联系统静态电压稳定分析方法

4.1 引言

4.2 纯交流系统连续潮流算法简介

4.3 AC/VSC-MTDC交直流系统电压静态稳定分析

4.4 算例分析

4.5 本章小结

第5章 基于VSC的风电场并网系统静态电压稳定分析方法

5.1 引言

5.2风电机组的稳态等值计算模型

5.3 基于VSC-HVDC的风电场直流并网系统潮流计算

5.4 基于VSC-HVDC的风电场并网系统静态电压稳定分析

5.5 算例分析

5.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢