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大型风电场并网运行特性的仿真研究

作　者: 张雷
导　师: 夏成军
学　校: 华南理工大学
专　业: 电气工程
关键词: 风电机组并网启动扰动 PSCAD/EMTDC
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 31次
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内容摘要

风电作为发展最成熟的可再生新能源，正发展的越来越快。同时，风电场风电大量接入电网，其输出功率的波动性和间歇性却影响着电力系统的安全稳定运行，近些年多发的风电事故也证实了这一点。而风电机组并网启动作为风电场向电网提供电能的起点，其能否正常并网和友好并网意义十分重要。本文首先统计了近些年的风电场事故发生情况，并分析了导致风电场大规模脱网的几个直接原因和一些间接原因。然后，本文系统阐述了各种类型风电机组常用的并网启动方式，并在PSCAD/EMTDC中对定速恒频发电机组的直接并网启动方式、串联电阻降压并网启动方式和晶闸管软并网启动方式进行了仿真对比，证实了串联电阻降压并网启动方式和晶闸管软并网启动方式在削减并网冲击电流方面的良好效果，而后也通过仿真得出小短路容量系统下风机可能无法并网发电。接着，又详细阐述了双馈风电机组的空载并网控制的数学原理，并在PSCAD/EMTDC中进行了仿真验证，直驱永磁同步电机的空载直接并网也被证实有效。最后，对定速恒频风电机组和双馈风电机组的风速扰动响应特性、故障扰动响应特性进行了仿真。风速扰动采用常用的阶跃风、阵风、渐变风进行动态仿真；故障扰动采用最新国标确定的低电压穿越标准选取了三个典型的电压跌落类型进行仿真，并提出了基于桨距角快速控制的定速恒频风电机组低电压穿越策略，仿真结果显示具有可行性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-14
  1.1 课题背景及意义  9-10
  1.2 研究现状  10-12
    1.2.1 有关风电场故障研究  10-11
    1.2.2 有关风电机组并网启动的研究  11-12
    1.2.3 有关风电场扰动特性响应的研究  12
  1.3 本文的主要工作  12-14
第二章大型风电场运行故障统计分析  14-22
  2.1 大型风电场运行故障调研统计  14-16
    2.1.1 风电机组脱网事故  14-15
    2.1.2 风电机组设备事故  15-16
  2.2 大规模风电机组脱网原因分析  16-21
    2.2.1 直接原因分析  17-19
    2.2.2 间接原因分析  19-21
  2.3 本章小结  21-22
第三章定速恒频风力发电机组的并网启动研究  22-33
  3.1 定速恒频风力发电机组常用的并网启动方式  22-25
    3.1.1 直接并网启动方式  22
    3.1.2 准同期并网启动方式  22-23
    3.1.3 降压并网启动方式  23
    3.1.4 晶闸管软并网启动方式  23-25
  3.2 定速恒频风力发电机采用不同并网启动方式的仿真研究  25-29
  3.3 定速恒频风电场单机等值后的并网启动仿真  29-31
  3.4 风电场分批并网与同时并网的仿真对比  31-32
  3.5 本章小结  32-33
第四章变速恒频风力发电机组的并网启动研究  33-47
  4.1 双馈式风力发电机并网启动研究  33-41
    4.1.1 双馈式风力发电机的并网方式  33-35
    4.1.2 双馈风力发电机组空载并网的控制策略  35-38
    4.1.3 单机空载并网的仿真研究  38-41
  4.2 永磁直驱同步风力发电机组的启动并网研究  41-46
    4.2.1 永磁直驱同步风力发电机的并网方式  41-42
    4.2.2 永磁直驱式机组发电机空载并网控制策略  42-43
    4.2.3 单台永磁直驱同步发电机的并网仿真  43-46
  4.3 本章小结  46-47
第五章风电场的扰动响应特性研究  47-81
  5.1 风电场的风速扰动响应特性  47-51
    5.1.1 定速恒频风电场的风速扰动响应特性  48-49
    5.1.2 变速恒频风电场的风速扰动响应特性  49-51
  5.2 定速恒频风电场的故障扰动响应特性  51-66
    5.2.1 定速恒频风电机组稳态运行时的故障扰动响应特性  51-60
    5.2.2 定速恒频风电场稳态运行时的故障扰动响应特性  60-62
    5.2.3 基于桨距角快速控制的定速恒频风电机组低电压穿越策略  62-66
  5.3 双馈风电场的故障扰动响应特性  66-77
    5.3.1 双馈风力发电机组稳态运行时的故障扰动响应特性  66-74
    5.3.2 双馈风力发电场稳态运行时的故障扰动响应特性  74-77
  5.4 拥有不同类型风电机组的风电场的扰动响应特性  77-80
  5.5 本章小结  80-81
第六章结论与展望  81-83
参考文献  83-86
攻读硕士学位期间取得的研究成果  86-87
致谢  87-88
附件  88

大型风电场并网运行特性的仿真研究

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