如东风电场对南通电网电能质量的影响分析

摘要

随着全球经济的迅速发展和人类生活水平的日益提高，能源问题和环境问题已成为当今世界各国面临的重大问题。风能作为一种洁净的可再生能源被广泛利用。风力发电是大规模利用风能最经济的方式，在世界各国得到广泛重视。但由于风电具有很强的随机性，风力发电有其自身间歇性、不可控、无调频能力、控制复杂等特点，使风电场接入电网后对系统的频率、电压等稳定性产生不利影响，并可能给电网带来一系列电能质量问题，如谐波污染、电压波动及闪变等。随着越来越多的风电机组并网运行，风力发电对电网电能质量的影响及对系统暂态稳定性影响的研究引起了大家的广泛关注。 本文基于江苏如东龙源风电场对风电接入系统后带来的问题进行实例仿真与分析。对风电场的并网分析是基于以双馈发电机为核心的变速恒频发电系统，首先对变速恒频风力发电系统的基本原理及系统结构进行简单阐述，建立风力机、传动部分、双馈感应发电机等各个部分数学模型。通过所建立的变速恒频风力发电系统数学模型，在PSS/E仿真环境下实现了大型风电场与系统并网的风力发电系统动态仿真。对南通电网接入100MW风电场后系统运行中可能出现的几种情况下的仿真结果进行了深入地分析研究，包括风速变化、风电场扰动对电网和风电场各节点的电压波动、频率波动以及引起的功率变化等，分析大型风电场并网对电力系统正常运行造成的影响，并通过理论分析进行说明，提出减少风电场对系统暂态稳定性影响的方法。 本文最后部分在理论基础上分析风电场接入对电网电能质量的影响，重点对风电场接入系统引起的谐波问题进行分析和公式推导，利用MATLAB/SIMULINK进行仿真，揭示了风力发电对电能质量的影响并提出谐波治理方案。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2风电产生与发展

1.2.1全球风电产生与发展

1.2.2我国风电发展现状

1.3本文研究背景和意义

1.4本论文研究的主要内容

第二章 变速恒频风力发电系统模型

2.1变速恒频双馈风力发电的基本原理

2.1.1风力机最大风能捕获原理

2.1.2双馈感应风力发电机

2.2变速恒频风力发电系统的数学模型

2.2.1风力机模型

2.2.2传动机构模型

2.2.3双馈感应发电机模型

2.2.4变频器模型

2.3本章小节

第三章 风电场基于PSS/E的软件建模及仿真分析

3.1基于PSS/E的软件建模

3.1.1 PSS/E简介

3.1.2南通电网及如东电网简介

3.1.3风力发电场的电气主接线

3.1.4风电场PSS/E建模

3.2如东龙源风电场并网仿真及分析

3.2.1风电场未接入电网仿真结果

3.2.2 100MW风电场接入电网仿真结果

3.2.3实例仿真结果分析

3.3变速恒频风力发电机组有功出力的特点

3.4风电场有功特点对系统正常运行的影响分析

3.4.1对系统频率影响的分析

3.4.2对系统稳定性影响的分析

3.5改善风电场对系统运行的有功影响

3.6风力发电场无功出力的特点

3.7风电场无功特点对系统正常运行的影响分析

3.8改善风电场对系统运行的无功影响

3.9本章小节

第四章 风电场引起的电能质量问题

4.1电压偏差、电压波动和闪变

4.1.1电压偏差的概念、产生原因及危害

4.1.2电压波动及闪变的概念、产生原因及危害

4.2风电场接入系统引起谐波问题的分析与仿真

4.2.1变速恒频系统的谐波问题

4.2.2风电机组谐波产生的原因

4.2.3风电机组谐波仿真分析

4.3谐波的危害与治理

4.3.1普通谐波的危害

4.3.2间谐波的危害

4.3.3谐波的治理

4.4本章小节

第五章 总结与展望

致谢

参考文献

附录

作者攻读硕士期间发表的论文