适应于低电压穿越能力分析的风电场等值模型

摘要

风力发电作为清洁能源的代表，受到了世界上大多数国家的优先发展。但是大容量、大比重风电由于能量来源的波动性以及间歇性的特点，也给风电技术的成熟带来了很大的挑战。目前，有很多的专家学者在研究风电机组如何能够提高低电压穿越能力，而对如何检测实际风电场的低电压穿越能力的研究缺少。我国已从德国进口了用于风电场低电压穿越能力检测的电压跌落发生器，但由于其容量有限，一般仅可以进行一台到两台风电机组的实验，而且检测时间较长，没有办法同时检测大型风场低电压穿越能力问题。为此有必要研究适用于低电压穿越能力分析和检测的风电场等效建模方法。本文主要针对定速机组风电场以及双馈机组风电场建立适用于低电压穿越能力分析的模型。论文的主要研究工作有:　　(1)对于大型风电场等值研究时，很少比较风电场集电系统的等值方法，本文介绍了2种风电场集电系统动态等值的建模方法:分别是电压法以及损耗法。理论分析了两种方法的推导机理，通过在仿真软件上搭建模型，对比分析结果表明基于电压法的方法更加准确。　　(2)针对定速机组风电场，给出一种适应于定速机组风电场低电压穿越能力分析的等效模型。通过理论分析定速风电机组的暂态机理，提出了一种指标，该指标能够判断出动态时候风电场中最容易脱网运行的风电机组，建立多机的风电场等效模型。通过仿真分析，验证该方法的有效性。　　(3)针对双馈机组风电场，给出一种适应于低电压穿越能力分析的风电场等效建模方法。通过分析双馈机组的Crowbar动作特性和短路电流暂态特性，提出一种能够判断最容易脱网运行风电机组的指标，得到风电场多机表征模型。结果表明，提出的三机表征模型可以分析风电场低电压穿越能力。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究意义

1．2 课题研究现状

1．2．1 国内外研究现状

1．2．2 风电机组的分类

1．2．3 风电机组的建模

1．2．4 风电场的低电压穿越

1．3 本文主要的研究内容

2 风电场等值方法

2．1 引言

2．2 常用风电场的等值方法

2．3 定速机组风电场多机等值方法

2．3．1 风电场多机等值指标

2．3．2 风电场多机分类步骤

2．3．3 多机等值的参数计算

2．3．4 风电场等值误差

2．4 双馈机组风电场的等值模型

2．5 风电场风电机组不同等效模型的影响

2．5．1 单质能块模型

2．5．2 双质能块模型

2．5．3 三质能块模型

2．5．4 仿真建模比较

2．6 小结

3 风电场集电系统等值方法的比较与分析

3．1 引言

3．1 常规风电场等值方法

3．2 风电场集电网络等值方法

3．3 算例分析

3．3．1 算例介绍

3．3．2 四机等值模型下两种集电网络计算方法分析

3．3．3 二机等值模型下两种集电网络计算方法分析

3．4 结论

4 适用于定速机组风电场低电压穿越能力分析的等效建模

4．1 引言

4．2 定速风电机组的数学模型

4．2．1 定速风电机组的轴系模型

4．2．2 异步发电机组的动态数学模型

4．2．3 异步发电机的电磁功率

4．3 定速风电机组机端无功补偿装置的等值模型

4．4 适用于低电压穿越分析的风电场等值方法

4．4．1 定速机组风电场建模方法

4．4．2 最易脱网风电机组判断指标

4．4．3 三机表征的风电场模型

4．4．4 三机表征的等值步骤

4．5 等值模型的仿真验证

4．6 小结

5 双馈机组风电场低电压穿越能力分析的等值模型

5．1 引言

5．2 双馈风电机的工作原理

5．3 双馈风力发电机组的数学模型

5．3．1 双馈风力发电机的稳态模型

5．3．2 双馈风力发电机的动态模型

5．3．2 双馈风电机组变频器的数学模型

5．3．3 双馈机组桨距角的控制模型

5．3．4 双馈风电机组转速控制和最大风能追踪

5．4 适应低电压穿越能力分析的风电场等值方法

5．4．1 最易脱网风电机组判断指标

5．4．2 三机表征的风电场模型

5．4．3 等值模型的仿真验证

5．5 本章小结

6 结论

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

作者简历

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