风电集群系统电压稳定分析及无功优化控制研究

摘要

大规模风力集群发电是解决环境污染和能源危机的有效途径，由于我国能源和负荷的逆向分布，风电接入电网多采用风电场集群，岛压输送模式。随着大容量风电场接入高电压等级输电网中，风电接入对主网的屯压稳定性产生了显著影响。本文基于大规模风电场集群无功电压支撑能力弱，系统抗扰动能力差等特点，着重从系统无功源的运行特性、电压稳定分析、风电集群系统低频振荡现象以及无功优化控制策略四个方面介绍了当前风电集群系统接入电网电压稳定性研究概况。
　　本文首先分析了风电集群系统常见动态无功补偿设备动态特性，基于新疆哈密实际风电集群系统在DlgSlLENT/Power Factory中建立了计及风功率波动特性的风电场动态模型。改进了传统微分代数方程（differcmial algebra equation，DAE）说型，为克服传统潮流计算仅基于单断面运行息信的不足，提出一种基于 H opf分岔的改进连续潮流法（Continuation Power Flow，CPF）与时域仿真相结合的动态分析法。
　　其次，本文基于实测风功率信息，采用一种快速计算系统稳定裕度算法，该方法提供了一个接近系统最终收敛点的估计值，提高了法算收敛速度，保证所得分岔点即为最先导致系统失稳的极限点。然后通过双参数“两步法”追踪系统二维 H opf分岔曲线，以此分析风电生群地区无功补偿设备动态响应特性及电压控制效果。
　　最后，针对新疆哈密地区风电场异常振荡事故，本文通过考虑多时间尺度无功源运行持性，探寻风电集群系统异常振荡的可能诱发因素。提出一种新型改进果蝇寻优算法（modified fruit fly optimization algorithm，M FOA）协调优化静止无功补偿器（Static Var Compensator，SVC）阻尼控制器参数以提高风电集群系统稳定性，对新疆哈密风电场集群的仿真计算结果表明所提方法的有效性。

目录

声明

1. 绪论

1.1 引言

1.2 国内外研究现状

1.3 本文研究意义及内容

1.4 小结

2. 风电集群系统模型

2.1 双馈风电机组模型

2.2 静止无功补偿器SVC模型及控制策略

2.3 可投切并联电容器原理

2.4 风电集群系统改进DAE模型

2.5 利用风功率预测信息弱化风功率波动影响

2.6 小结

3. 风电集群系统电压稳定性分析

3.1 电压稳定性和电网无功支撑的关系

3.2 风电场电压稳定性分析方法

3.3 风电场集群低频振荡分析方法

3.4 小结

4．实际风电集群系统建模与仿真

4.1 新疆哈密地区新能源现状及风电汇集系统

4.2 仿真算例

4.3 电压稳定极限仿真结果分析

4.4 结论

5．风电集群系统异常振荡的分析研究

5.1 SVC对集群风电场送出线路电压的影响分析

5.2 SCB对集群风电场送出线路电压的影响分析

5.3 小结

6．结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文