基于STATCOM-BESS的风电场有功无功协调控制研究

摘要

风电并网是规模化开发和研究风能的重要方式。目前，我国电网系统调峰能力还是比较有限的，风力发电的大规模并网会给电力系统带来电压失稳、频率波动以及系统稳定性降低等诸多不良影响。
　　STATCOM是迄今应用最为广泛的静止无功补偿装置，BESS在电力系统并网的有功调节中也有着越来越广泛的应用，因此将二者结合整体用于风电系统的并网研究。在风电场中配置 STATCOM-BESS，可以满足电网与储能装置之间有功无功功率的双向流动，实现对整个系统的四象限补偿，同时支撑和稳定并网点的电压。本文的具体工作有：
　　1、深入分析了电压源型逆变器 STATCOM的工作原理及在无功补偿领域中的应用，之后讨论了蓄电池储能装置在电力系统中的发展，同时探讨了TATCOM-BESS在风力发电系统中相关问题的研究现状。重点对STATCOM-BESS装置的输出特性展开研究，建立了基于STATCOM-BESS的整个系统拓扑结构。
　　2、推导STATCOM-BESS的数学模型，采用基于d-q坐标变换的电流解耦技术，确定有功和无功电流PI控制环节调节参数的选择方法，研究STATCOM-BESS主电路中变流器关键参数以及蓄电池容量的选取原则，并提出用于风电场有功无功功率的协调控制策略。
　　3、选择MATLAB/Simulink仿真平台建立STATCOM-BESS及各控制器的仿真模型，在电网负载发生变化时观察整个装置的输出特性。之后对基于该装置为功率补偿装置的风力发电系统进行仿真，分别观察在风速波动和电网电压扰动情况下整个风电场系统的并网输出情况，验证STATCOM-BESS的补偿效果。
　　4、结合实验室物理样机的现状条件，设计并网系统相应的控制目标，之后搭建STATCOM-BESS测试平台对装置的并网运行特性进行实验验证。实验结果表明组合装置与电网之间可以实现能量的双向流动，同时还可以很好的支撑与稳定并网点电压。

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第1章 绪 论

1.1 选题背景和意义

1.2 风电并网发展态势分析

1.3 储能系统研究现状分析

1.4 相关问题的研究现状

1.5 课题主要研究内容

第2章 基于STATCOM-BESS风电并网系统

2.1 STATCOM-BESS概述

2.2 STATCOM-BESS工作原理

2.3 STATCOM-BESS风电并网系统

2.4 本章小结

第3章 STATCOM-BESS的建模及控制系统研究

3.1 STATCOM-BESS数学模型建立

3.2 STATCOM-BESS参数选择

3.3 STATCOM-BESS控制策略研究

3.4 装置特性仿真分析

3.5 本章小结

第4章 STATCOM-BESS应用于风电场的仿真分析

4.1 风力发电仿真系统介绍

4.2 基于STATCOM-BESS的风电场协调控制策略研究

4.3 风速波动情况下仿真分析

4.4 电网电压扰动情况下仿真分析研究

4.5 本章小结

第5章 物理模拟平台实现

5.1 物理样机结构

5.2 控制系统结构介绍

5.3 实验结果及分析

5.4 本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其他成果

致谢