含双馈感应电机风电系统潮流建模和无功优化研究

摘要

大容量风电并网,给电力系统分析与控制提出了新的挑战。其中风电场的稳态运行参数对风电系统电压稳定和安全运行有重要作用。本文研究了含双馈感应电机风电系统潮流模型,以及基于系统网损最小的无功最优分布,主要内容如下:
　　首先,文章建立了双馈感应电机单机的潮流精确模型。现有潮流模型忽略风力机出力特性,视其出力恒定或与转速立方成正比,前者过于简单,后者不能处理转速变化引起最优系数kopt的变化,采用风力机kopt模型最大功率跟踪对应的转速和潮流计算转差率未必对应;也不能模拟降额运行。采用风力机Cp模型与现有kopt模型潮流结果比较,表明了Cp模型的精确。将风力机Cp模型用于风电场并网潮流计算,给出风电场的有功出力和内部损耗。
　　其次,文章改进了双馈感应电机无功优化算法。在考虑风力机出力特性的基础上,同时考虑定、转子及变流器的电流和容量安全约束采用优化算法。其目标函数为双馈机组无功出力最大或最小,从而更简洁、快速的求出无功出力范围。本文在风力机模型上具体考虑风速低于额定风速时,风力机通过调节叶尖速比λ来确定风能利用系数Cp;风速高于额定风速时,通过增加桨距角β,降低转速,限制风电机组出力。得出了考虑风力机降额运行和主动自备用,双馈机组无功出力增大,能给风电系统提供更多无功支持的结论。
　　最后,利用以上算法建立了计及双馈机组控制特性的风电系统无功优化算法。比较了不同容量和不同并网点的风电场无功出力范围,以及基于系统有功损耗最小的无功最优分布。算例结果表明风电场无功出力范围和其容量成正比,并网点位置无功需求对风电场无功出力影响较大,基于系统有功损耗最小的风电场无功出力分布比较均匀,说明在有功损耗最小的情况下电网电压偏移不大。

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第一章 绪论

1.1 风力发电现状

1.2 双馈风电机组潮流建模研究现状

1.3 风电系统无功优化研究现状

1.4 本文所做主要工作

第二章 双馈感应电机潮流建模

2.1 风力机出力特性

2.2 双馈感应电机初值算法

2.3 含双馈感应电机的风电系统潮流建模

2.4 本章小结

第三章 双馈感应电机无功优化模型

3.1 并网风电机组对无功功率的需求

3.2 双馈感应电机无功出力范围模型

3.3 含双馈风电机组电力系统无功优化模型

3.4 本章小结

第四章 双馈机组潮流建模算例分析

4.1 双馈感应电机初值计算

4.2 含双馈感应电机风电系统潮流计算

4.3 本章小结

第五章 双馈机组无功优化算例分析

5.1 双馈感应电机出力范围计算

5.2 含双馈感应电机风电系统无功优化

5.3 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

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