大规模风电并网对山西电网调峰及暂态稳定性影响研究

摘要

大力发展清洁可再生能源已成为世界各国的战略选择，作为目前发展较好较成熟的一种新能源，风电受到各国日益重视。山西省北部地区风力资源丰富，近年来风电保持快速增长趋势，已经超过水电跃居全省第二大电源。然而，风电机组的运行特性与常规机组不同，为保证系统的安全稳定运行，当接入系统的风电规模较大时，应对其接入后对电网调峰能力和暂态稳定性的影响进行研究。
　　首先介绍了山西电网运行特点及风电发展情况，并对双馈风力发电机结构、原理、控制方法及其在BPA中的动态数学模型进行了分析。其次，通过对单机无穷大系统进行仿真计算得到了双馈风电机组暂态运行特性，通过分析风电接入前后电网故障临界切除时间的变化，研究大规模风电并网对山西电网暂态稳定性的影响。结果表明大规模风电并网后系统故障临界切除时间明显减小，系统暂态稳定性大幅度降低。另外，进一步研究了大规模风电并网对山西电网N-2严重故障暂态稳定性的影响，经过仿真分析可知风电并网后使得系统切机量增加，说明大规模风电并网会恶化N-2严重故障暂态稳定性。因此，电网发生N-2严重故障时应首先切除风电机组。
　　最后，针对山西电网调峰压力日益增加的问题，给出了系统调峰能力计算方法，分析了山西电网电源、负荷特性及制约电网调峰能力的两个主要因素。在此基础上，计算山西电网2014年基于调峰分析的风电接纳能力，提出了提高山西电网调峰能力的措施。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题的研究背景与意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 风电并网对系统调峰能力影响研究

1．2．2 风电并网对系统暂态稳定性影响研究

1．3 课题的主要研究内容

第2章 山西电网风电机组概况及模型分析

2．1 山西省电力系统现状

2．1．1 山西电网运行特点

2．1．2 山西电网风电发展情况

2．2 双馈风力发电机原理分析

2．2．1 双馈风力发电机结构

2．2．2 双馈风力发电机工作原理

2．2．3 双馈风力发电机矢量控制技术

2．3 双馈风力发电机数学模型

2．3．1 研究工具简介

2．3．2 风力机及其控制系统模型

2．3．3 电气控制系统模型

2．3．4 发电机及换流器模型

2．4 风电场的模型

2．5 本章小结

第3章 大规模风电并网对电网暂态稳定性影响研究

3．1 双馈风力发电机运行特性分析

3．1．1 双馈风力发电机稳态运行特性

3．1．2 双馈风力发电机暂态运行特性

3．2 风电并网对电网N-1故障暂态稳定性影响

3．2．1 计算条件

3．2．2 实例分析

3．3 风电并网对电网N-2严重故障暂态稳定性影响

3．3．1 大同电网风机装机情况

3．3．2 神雁双N-2故障分析

3．4 本章小结

第4章 大规模风电并网对电网调峰能力影响研究

4．1 计算方法

4．2 山西电网电源及负荷特性

4．3 山西电网调峰能力约束条件分析

4．3．1 火电机组调峰能力约束

4．3．2 部电网外送能力约束

4．4 山西电网调峰能力分析

4．4．1 典型方式的电力平衡

4．4．2 调峰能力计算

4．5 高系统调峰能力的措施

4．5．1 降低循环流化床机组的最小技术出力率

4．5．2 建设山西电网的“西通道”

4．6 本章小结

第5章 总结与展望

5．1 本文工作总结

5．2 研究工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研经历

致谢