高渗透率风电并网的电压、频率控制策略研究

摘要

风电自身特性、我国风电开发模式的不合理性和网架结构的薄弱性造成风电消纳存在诸多问题。本文将从制约风电消纳的两个重要因素—电压、频率入手，研究极端风况下的风电场群电压协调控制策略及风电频率调整控制策略。
　　电压控制方面，风速波动导致的风电机组有功功率波动是引发风电电压问题的根源，因而需要就不同风况研究对应的电压控制策略。针对极端风况下风电场群运行状态变化巨大，需提前计算出考虑系统级无功备用水平的过渡方式及新的系统运行状态的问题，首先提出了一种基于超短期风功率预测，能分别对极端风况发生前/后的风电场群及附近地区电网电压进行预防控制和校正控制的电压协调控制策略;进而基于无功-电压灵敏度方法，提出一种应用于此模型的解耦算法。通过算例证明了风电场级控制策略的局限性和本文策略在电压控制和均衡风电场内馈线电压方面的优越性，为解决极端风况的高电压脱网问题提供了一种有效方法。
　　频率调整方面，首先基于电力系统调频特性搭建含风电和储能的频率仿真系统;然后通过对风机短时支撑频率的能力分析，提出了储能用于风电调频备用和改善二次频率跌落的思想，改善了系统频率的动态特性。风电、储能的协调控制策略是在基于MATLAB\Simulink的IEEE Realiabilty Test System仿真系统实现的，证明了储能在辅助风电调频方面的优越性。

目录

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题背景

1．2 风电场电压协调控制技术研究现状

1．2．1 风电机组参与电压控制

1．2．2 风电场与无功补偿装置的协调控制

1．2．3 风电场级自动电压控制策略

1．2．4 小结

1．3 风电参与系统调频控制技术研究现状

1．3．1 风电参与频率控制

1．3．2 风电与常规机组协调调频

1．3．3 储能辅助风电参与调频

1．3．4 小结

1．4 本文研究内容

1．4．1 研究思路

1．4．2 章节安排

第二章 极端风况下风电场群电压协调控制策略研究

2．1 引言

2．2 极端风况下风电场群电压控制问题

2．2．1 极靖风况下风电场群电压控制问题的描述

2．2．2 极端风况下风电场群电压控制的难点

2．3 极端风况下的风电场群电压协调控制策略

2．3．1 风电场群电压控制策略概述

2．3．2 极端风况下风电场群电压协调控制策略

2．4 基于改进电压灵敏度方法的解耦算法

2．4．1 优化算法流程

2．4．2 考虑有功变化的改进无功-电压灵敏度计算

2．5 算例分析

2．5．1 改进电压灵敏度结果对比

2．5．2 极端风况下风电场群电压控制效果

2．5．3 算法计算效率对比

2．6 结论

第三章 储能辅助风电参与调频的控制策略研究

3．1 引言

3．2 电力系统调频特性

3．3 含风电的电力系统频率仿真建模

3．3．1 常规蒸汽发电机组动态模型

3．3．2 水电机组动态模型

3．3．3 风力发电机动态模型

3．4 储能辅助风电参与调频的控制策略

3．4．1 风电短时频率支撑能力

3．4．2 风电、储能参与系统调频的经济性分析

3．4．3 储能辅助风电短时频事支撑

3．5 结论

第四章 总结与展望

4．1 总结

4．2 展望

参考文献

作者简历