风电场集群无功电压协调控制研究

摘要

随着风电并网容量的增加，大规模风电并网给电力系统带来的无功电压问题越来越突出，大规模风电并网后的无功电压控制是电网目前亟待解决的问题。目前国内的风电场大多采取集中式并网，由几个到十几个风电场组成的风电场集群在空间上相互邻近，彼此间电气联系紧密，可将这些风电场与集中接入的汇集变电站作为一个整体进行协调控制。建立统一的协调控制模式，将对提高风电场集群区域的电压稳定和降低网损有明显的改善效果，从而进一步增强电网接纳风电的能力。 本文首先研究了风电场无功电压调节能力，详细分析了普通异步风电机组、双馈感应风电机组、直驱式永磁同步风电机组的无功电压调节能力，以及风电场内不同类型无功补偿设备的无功电压调节能力。 其次，设计了风电场集群无功电压控制系统的总体构架、通信接口、数据交换内容以及系统主要模块功能。考虑风电场间协调配合、风电场与汇集变电站间协调配合，提出了风电场集群的无功电压协调控制策略，具体包括风电场集群的电压优化控制策略，风电场集群的电压越限控制策略，风电汇集变电站的无功电压协调控制策略。 最后，以某地区风电场集群为研究对象，对论文所提的风电场集群无功电压协调控制策略进行了仿真验证。算例仿真结果表明，采用本文所提策略后风电场集群电压水平得到了显著改善，风电场集群区域的网损也有明显降低。测试结果验证了本文所提风电场集群无功电压协调控制策略的正确性和有效性。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 风电并网的无功电压问题研究现状

1．2．2 风电场集群无功电压控制研究现状

1．3 论文的主要工作

第2章 风电场无功电压调节能力研究

2．1 风电机组无功电压调节能力

2．1．1 普通异步风电机组无功电压调节能力

2．1．2 双馈感应风电机组无功电压调节能力

2．1．3 直驱式永磁同步风电机组无功电压调节能力

2．2 风电场常用无功设备调节能力

2．2．1 静态无功补偿设备

2．2．2 动态无功补偿设备

2．2．3 有载调压变压器

2．3 本章小结

第3章 风电场集群无功电压控制系统设计

3．1 系统总体设计

3．1．1 总体架构

3．1．2 通信信息

3．2 系统主要模块功能设计

3．2．1 优化计算模块

3．2．2 运行监控模块

3．3 本章小结

第4章 风电场集群无功电压控制策略

4．1 风电场集群无功电压协调控制的基本思想

4．1．1 控制结构

4．1．2 控制模式

4．2 电压优化控制模式

4．2．1 优化目标函数

4．2．2 约束条件

4．2．3 求解方法

4．3 电压越限控制模式

4．3．1 无功调整子站的选取

4．3．2 无功调整量的计算

4．4 风电汇集变电站的无功电压控制

4．5 算例仿真

4．5．1 仿真平台简介

4．5．2 某地区风电场集群概述

4．5．3 风电场集群仿真算例

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及其它成果

致谢