考虑风速随机性的含风电场电力系统电压稳定性研究

摘要

随着能源和环境问题的日益突出，作为一种新型的可再生能源，风力发电以其清洁，可再生，不污染环境的特点，越来越受到人们的重视。但是风能是一种随机能源，是不可控制的随机变量，它直接影响风电场的出力运行状态，风电场有功功率、无功功率的波动性和随机性。使得风电场电压稳定问题变得更为复杂，因此研究风电场对系统电压稳定性的影响具有重要的意义。 本文对考虑风速随机性的含风电场电力系统的电压稳定性进行了研究，主要研究内容包括： (1)提出了一种考虑风速随机性和间断性的含风电系统连续潮流新算法。根据风速的威布尔分布，推导出风力机的平均机械功率，通过设置风速样本矩阵和风速启动值模拟负荷增长过程中风电机组的间断启停情况，综合考虑了风电的随机和间断特征，建立了适合含风电系统静态电压稳定分析的连续潮流模型。 (2)提出一种基于考虑风速随机性和间断性的含风电系统连续潮流算法的电压控制区域划分方法，对连续潮流方程线性化后的雅可比矩阵中有功和无功对电压幅值偏导数的子矩阵之和进行电压控制区域划分，分析风速的随机性和间断性对电压控制区域划分的影响，采用最小特征值的方法计算节点的参与因子，比较不同风速分布参数下的节点参与因子，找出电压稳定薄弱区域。 (3)建立四分法的风速模型，用动态时域仿真方法对基于双馈异步风力发电机的变速风电场接入系统后的暂态电压稳定性进行研究，提出一种含风电场电力系统的电压崩溃指标，并研究无功补偿装置SVC对改善含风电系统暂态电压稳定性的所起的作用。

目录

文摘

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声明

第一章绪论

1.1前言

1.1.1世界风电发展现状

1.1.2我国风电发展现状

1.2风力发电的特点以及风电并网存在的问题

1.2.1风力发电的特点

1.2.2风电并网存在的问题

1.3电力系统电压稳定性

1.3.1电压稳定性定义

1.3.2电压稳定性的分类

1.3.3电压稳定性分析方法

1.4风电系统电压稳定性研究现状

1.5本文主要内容和工作

第二章考虑风速随机性和间断性的含风电系统连续潮流算法

2.1引言

2.2考虑风速随机性的异步风力发电机的模型

2.2.1考虑风速随机性的风力机平均机械功率

2.2.2普通异步风力发电机模型

2.3考虑风速随机性和间断性的含风电场电力系统连续潮流方程

2.3.1连续潮流方程

2.3.2含风电系统的连续潮流方程

2.3.3考虑风速随机性和间断性的含风电系统连续潮流方程

2.3.4考虑风速随机性和间断性的含风电系统连续潮流解法

2.4算例仿真和结果分析

2.5小结

第三章含风场电力系统电压控制区域划分

3.1引言

3.2电压控制区域的划分

3.2.1区域划分目标

3.2.2区域划分方法

3.2.3阈值的选取和校正

3.3节点参与因子

3.4算例仿真和结果分析

3.5小结

第四章含风电场电力系统暂态电压稳定性分析

4.1引言

4.2时域仿真法

4.2.1前向欧拉法

4.2.2 梯形隐式积分法

4.3风电系统动态模型

4.3.1四分法风速模型

4.3.2空气动力学模型

4.3.3双馈异步风力发电机动态模型

4.4风电场的无功补偿

4.5电压崩溃指标

4.6算例仿真和结果分析

4.7小结

第五章结论与展望

5.1全文结论

5.2未来的工作与展望

参考文献

致谢

附录