风电场功率波动特性预测及其对电压稳定性的影响研究

摘要

由于风速的随机性、不确定性，导致风电机组输出功率不稳定。当风电场接入电网，系统必须留有足够的备用容量，以便风电出力随机波动过程中保证系统能向用户提供高质量的电能供应。系统备用容量的确定，需要跟踪风电功率波动特性，而风电的波动特性给含风电电力系统的稳定性、安全性带来了巨大影响，因此随着风电大规模的接入电力系统，无论是对系统规划还是系统稳定性的维护，风电功率预测研究都具有重要的研究意义。针对以上出现的问题，本文做了以下工作：
　　（1）研究了时间序列法及卡尔曼滤波在风电场风速预测中的应用。首先对时间序列法及卡尔曼滤波的数学模型进行总结，针对时间序列法在风速预测中预测误差过大，预测结果有延时的缺点，引入卡尔曼滤波算法。首先根据历史风速数据得到时间序列预测方程，然后将所得到的预测方程的系数代入卡尔曼滤波方程中，得到下一阶段的风速预测数据。仿真结果表明，本文所用方法可以有效提高风电场风速预测精度。
　　（2）利用美国宇航局全球风速数据库数据，对烟台地区风电功率波动特性进行了分析。分析了烟台地区风电功率季节性波动特性和日内功率波动特性、风电功率与负荷的相关性，所得到的结论对合理规划该地区风电并网具有参考意义。
　　（3）对电力系统稳定性理论进行了总结；之后搭建含风电电力系统仿真模型，分别对风电功率波动、线路故障等情况进行了系统电压稳定性仿真分析，并对其失稳机理进行了研究，给出了改进方案；比较了两种无功补偿装置对含风电电力系统三相短路故障条件下电压稳定的效果。
　　（4）基于分岔理论的原理，给出了用分岔理论分析电力系统电压稳定性的流程、局部分岔类型、分岔点的类型；之后给出了静止无功补偿器（SVC）、高通滤波器（washout filter）的原理、数学模型；最后搭建含风电电力系统仿真模型，分别分析了静止无功补偿器（SVC）的参数对电力系统电压稳定性的影响，带高通滤波器（washout filter）的静止无功补偿器（SVC）对含风电电力系统的电压霍普夫（Hopf）分岔现象的影响。

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第一章 绪论

1.1选题背景和意义

1.2风电功率波动特性研究现状

1.3风电场风速、功率预测研究现状

1.4含风电电力系统的电压稳定性研究现状

1.5论文构成及研究内容

第二章 基于时间序列-自适应卡尔曼滤波法的超短期风速预测

2.1引言

2.2时间序列分析法

2.3卡尔曼滤波法

2.4算例分析

2.5本章小结

第三章 区域风电场的功率波动特性分析

3.1引言

3.2基于GEOS-5 DAS的风电波动功率分析

3.3风电功率波动特性分析

3.4风电有功功率输出与负荷变化的相关性

3.5本章小结

第四章 含风电电力系统的电压稳定性仿真分析

4.1引言

4.2电力系统稳定性分析基础理论

4.3含风电电力系统的电压稳定性仿真分析

4.4本章小结

第五章 考虑SVC的含风电电力系统电压稳定性分岔现象分析

5.1引言

5.2分岔理论

5.3电压稳定性分岔控制

5.4算例仿真

5.5本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1总结

6.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间取得的成果