风电场AVC控制策略及算法研究

摘要

随着环境与资源问题的日益严重，风力发电以可开发容量大，清洁等优点，成为电力系统中增长最快的能源。但是，大规模风电的集中接入对电网的安全、稳定运行提出了巨大挑战，电压稳定性成为了制约风电发展的主要因素。因此，建立完善的风电场AVC控制系统迫在眉睫。本文主要针对风电场AVC系统的控制策略展开研究，给出无功补偿设备的优化配置模型和风电场运行中的无功电压优化控制策略，从而保证风电场内部无功电压的平衡和运行的经济性。
　　首先，本文基于双馈风力发电机的PQ解耦特性推导了双馈风机的无功出力极限。并在不考虑风电场无功补偿设备的基础上，讨论了风电场内部的电压分布特性。
　　其次，研究风电场无功补偿设备的优化配置。风速的概率分布服从双参数威布尔曲线，基于此建立多场景分析的无功补偿设备的优化配置模型，选取风电场年有功损耗费用和无功补偿设备投资费用最小为目标函数，采用微分进化(DE算法)算法进行求解，得到无功补偿装置的最佳安装位置及安装容量。
　　最后，基于风功率预测信息提出了风电场的无功电压优化控制策略。根据是否利用预测信息将风电场无功优化分为基本控制模式和实时处理模式。基本控制模式是结合风功率预测信息对电容器组、SVC和双馈风力发电机的投切进行优化，实时处理模式则是基于风电场实际出力和预测出力之间的偏差，采用快速无功补偿设备SVC进行实时的优化。本文选取内蒙古灰腾梁风电场为例，基于matlab/matpower进行建模和仿真。仿真结果表明该风电场无功电压优化控制策略能在风功率变化的过程中有效的抑制电压波动。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景和意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 风电场静态无功优化控制

1．2．2 风电场动态无功优化控制

1．3 本文主要工作

第2章 双馈风力发电机无功出力与风电场无功补偿设备性能研究

2．1 双馈风力发电机

2．1．1 双馈风力发电机结构

2．1．2 双馈风力发电机无功出力分析

2．2 风电场无功补偿设备

2．2．1 静止电容器

2．2．2 有载调压变压器

2．2．3 静止无功补偿器

2．3 本章小结

第3章 风电场内无功电压分布特性分析

3．1 风电场内部系统介绍

3．2 风电场内部无功电压分布特性

3．3 算例分析

3．4 本章小结

第4章 基于风功率分布模型的风电场无功补偿设备优化配置

4．1 基于威布尔分布的风速概率分布参数估计

4．1．1 风速概率分布模型

4．1．2 风速分布的极大似然参数估计

4．2 基于多场景分析的无功补偿设备优化模型的建立

4．2．1 多场景分析模型

4．2．2 目标函数

4．2．3 约束条件

4．3 风机在潮流计算中的处理方法

4．4 基于DE算法的风电场无功补偿设备优化配置

4．4．1 求解步骤

4．4．2 算例分析

4．5 本章小结

第5章 基于风功率预测的风电场无功电压优化控制策略研究

5．1 基于两种模式下的风电场无功电压控制策略

5．2 基本控制模式

5．2．1 电容器组的优化

5．2．2 SVC和风电机组的优化

5．3 实时处理模式

5．4 算例分析

5．5 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢