计及风况影响的风电场等值模型构建及应用研究

摘要

风能以其清洁无污染、可再生等特点，近年来越来越受到重视。随着风电的快速发展和风电场规模的日益增长，风电大规模并网对电网的安全稳定运行及电能质量的影响也日渐加大，亟需开展对含风电场的电力系统仿真方法研究。而大型风电基地所含的风电机组可达到数百台，若考虑风电接入的详细状况对每台机组建模，将增加电力系统的分析规模和仿真时间，加大电力系统的分析难度。针对此问题，本文考虑建立风电场等值简化模型，并对等值模型在电力系统安全稳定分析中的应用进行探索，主要做了如下研究：
　　（1）考虑风电机组之间的相互影响，建立尾流及风向影响下的风电场模型，并根据各风电机组的风速差异性，运用聚类算法对风电场进行分群，最后考虑风电场内风机的集电线路特性对风机群进行单机等值，将含多台风机的风电场等值简化为由风速分群确定的几台大容量风机。
　　（2）将风电场等值模型运用于含风电场电力系统分析中，基于决策树分类算法建立电力系统安全评估体系，对系统在预想故障下的运行薄弱点进行了定位，并基于薄弱点处分析风电场出力及系统负荷变化场景下的电力系统运行安全边界。
　　（3）针对系统运行的薄弱点，基于轨迹灵敏度提出系统的备用无功补偿规则，并在系统备用无功调压能力不足的情况下，提出在故障电压节点处额外加入补偿电容器组，实现预想故障下对系统薄弱点处的电压越限预防控制。
　　（4）构造风电场等值--等值风电场接入电力系统后的系统安全评估--针对系统运行薄弱点的预防控制方案这一完整的含风电场的电力系统的安全稳定评估及控制体系，为风电场接入后的电力系统分析从模型到分析方法上提供参考。

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1 绪 论

1.1本文的研究背景及意义

1.2国内外研究现状

1.3本文所做的主要工作

2 双馈风机的模型及控制原理

2.1双馈风机的基本结构

2.2 风力机模型

2.3 发电机模型

2.4双馈风机最大功率追踪及变流器控制

3 计及风况影响的风电场等值研究

3.1考虑尾流效应及风向影响的风机风速模型

3.2基于聚类算法的风机分群原理

3.3基于戴维南等效的风机群等值

3.4 基于风速聚类分群的风电场等值流程

3.5算例分析

3.6小结

4 基于等值风电场的电网电压越限在线智能预警及预防控制方法研究

4.1引言

4.2基于决策树算法的含风电场电力系统的电压越限在线智能预警

4.3基于轨迹灵敏度的电力系统暂态电压越限预防控制策略

4.4小结

5 总结与展望

5.1总结

5.2展望

致谢

参考文献

附录 攻读硕士学位期间发表论文目录

参与的科研项目