含规模化新能源的电力系统次同步振荡研究

摘要

我国能源赋存与负荷中心呈逆向分布，为实现大容量、远距离输送电能往往采用特高压交流或特高压直流输电技术。串联电容补偿做为提高大容量远距离交流输电能力的一种主要手段得到了大量的应用，但可能引发次同步振荡问题，威胁大型火电机组和系统的安全稳定运行。随着风电、光伏等新能源并网发电规模的不断增大，次同步振荡问题也变得更为复杂。本文针对含规模化新能源的电力系统次同步振荡问题，开展了如下研究:
　　阐述双馈风力发电机组的运行原理及运行特性，建立了风力机模型、传动轴系模型、感应发电机模型、变流器及其控制系统模型以及全风速范围内风力机控制系统模型，给出了标幺值情况下双馈风力发电机组各组成部分的方程，为后续的次同步振荡研究奠定基础。
　　针对双馈风电场经串补送出系统的次同步振荡问题，在MATLAB和PSCAD中分别建立了适用于次同步振荡研究的小信号分析模型、时域仿真模型，利用特征值分析法和时域仿真法阐述了全风速范围内系统的次同步振荡特性，研究了风速、串补度、转子侧变换器PI参数、网侧变换器PI参数、线路电阻对次同步振荡的影响，并利用时域仿真法对频域分析结果进行了验证。
　　针对风火打捆经串补送出系统的次同步振荡问题，在PSCAD中建立了适用于次同步振荡研究的仿真模型，利用时域和频域分析法分析了风火打捆系统的次同步振荡特性，研究了风电渗透率、风速、风电场接入位置对火电机组次同步振荡的影响。
　　为研究光伏、火电打捆经串补送出系统的次同步振荡问题，以IEEE次同步振荡第一标准模型为基础，在PSCAD中建立了加入并网光伏的修改模型，利用复转矩系数法和时域仿真法分析了无附加阻尼控制器时并网光伏对系统次同步振荡特性的影响。设计了多通道有功型附加阻尼控制器、无功型附加阻尼控制器以及混合型附加阻尼控制器。研究了光伏容量、附加阻尼控制器类型对次同步振荡抑制效果的影响。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及意义

1．2 次同步振荡的基本理论

1．2．1 次同步振荡问题的起源与发展

1．2．2 次同步振荡分析方法的研究现状

1．2．3 次同步振荡抑制措施的研究现状

1．3 含规模化新能源的电力系统次同步振荡问题研究现状

1．3．1 风电场经串补送出的次同步振荡问题

1．3．2 新能源发电与火电打捆经串补送出的次同步振荡问题

1．4 课题研究内容

第2章 双馈风力发电机组的运行原理及建模

2．1 引言

2．2 双馈风力发电机组运行原理

2．3 双馈风力发电机组的数学模型

2．3．1 双馈风力发电机的基准值系统

2．3．2 风力机模型

2．3．3 传动轴系模型

2．3．4 感应发电机模型

2．3．5 变流器及其控制系统模型

2．3．6 全风速范围内风力机控制系统模型

2．4 本章小结

第3章 双馈风电场经串补送出的次同步振荡研究

3．1 引言

3．2 特征值分析法的基本理论

3．3 双馈风电场经串补送出系统的建模

3．3．1 待研系统参数

3．3．2 基于受控源模拟的等效仿真模型

3．3．3 小干扰稳定分析模型

3．4 振荡模态与SSO影响因素分析

3．4．1 振荡模态和参与因子分析

3．4．2 风速对双馈风电场SSO的影响

3．4．3 串补度对双馈风电场SSO的影响

3．4．4 DFIG转子侧变换器PI参数对双馈风电场SSO的影响

3．4．5 DFIG网侧变换器PI参数对双馈风电场SSO的影响

3．4．6 线路电阻值对双馈风电场SSO的影响

3．5 本章小结

第4章 风火打捆经串补送出的次同步振荡研究

4．1 引言

4．2 风火打捆经串补送出系统的建模

4．3 并网风电对火电机组次同步振荡的影响

4．3．1 风电渗透率对火电机组次同步振荡的影响

4．3．2 风速对火电机组次同步振荡的影响

4．3．3 风电场接入位置对火电机组次同步振荡的影响

4．4 本章小结

第5章 光伏、火电打捆经串补送出的次同步振荡研究

5．1 引言

5．2 光伏、火电打捆经串补送出系统的建模

5．3 并网光伏对系统次同步振荡特性的影响

5．4 并网光伏抑制串补引发的火电机组次同步振荡研究

5．4．1 并网光伏附加阻尼控制器的设计

5．4．2 并网光伏容量对次同步振荡抑制效果的影响

5．4．3 附加阻尼控制器类型对次同步振荡抑制效果的影响

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢