论文部分内容阅读
随着全球化石能源存量减少、环境问题日益突出,清洁可再生能源的发展和应用逐渐受到各国重视。近年来以风电为代表的的新能源开发规模不断扩大,风力发电已成为新一轮能源革命的必然趋势。另外,为提高新能源发电的利用效率,直流输电技术在进行电能二次分配时得到了广泛应用。在风力发电和直流输电中,以电力电子器件为主要构成的换流设备大量采用,使得含有风电机组和直流系统的电网在故障及故障后的动态响应特性与传统电网存在较大差异,风电和直流输电对系统暂态稳定的影响也随着风电规模的扩大和直流线路的增多而愈加显著。因此对风火打捆交直流混联系统的暂态稳定性进行分析和改善对于促进电网结构调整、新能源安全有效利用具有重要意义。
本文依据双馈风机的拓扑结构和运行原理,深入分析了双馈风电对系统暂态功角稳定的影响途径。在此基础上提出一种能够从理论上分析风电接入比例对系统暂态稳定影响的方法。该方法基于扩展等面积定则,首先利用风电场等效导纳模型的收缩变换构建了反映系统暂态功角稳定性的等效转子运动方程,依据风电替代火电接入系统后等效系统转子运动方程各分量变化的综合情况,从系统等效功角加速度的角度分析风电接入比例对系统暂态功角稳定性带来的有利或不利的影响,寻找出最佳风电接入比例,并进一步分析了DFIG采用不同低电压穿越措施对最佳接入比例的影响。通过对不同风电比例下系统的功角稳定性进行仿真对比,验证了所提分析方法的正确性。
考虑到风电和直流输电通过输出或吸收功率影响系统的暂态稳定,本文进一步利用DFIG和电压源直流输电系统对功率的可控性提出一种协调阻尼控制策略。从风火打捆交直流混联系统的实际网络拓扑结构出发,通过节点导纳矩阵变换获取风电和直流输电功率外特性与系统等值机械功率间的关联关系,进而根据此关联关系和系统等效功角的变化情况,实时按需调节DFIG和直流线路的功率输出,在暂态期间不断减少系统的加速面积、增大系统减速面积,从而能够在不添加额外硬件设备的情况下,利用风电和直流本身的灵活调节能力促进系统快速恢复稳定。仿真结果表明所提控制策略使得系统中同步机功角摆幅更小,恢复更快,有效提升了系统的暂态稳定性。
本文依据双馈风机的拓扑结构和运行原理,深入分析了双馈风电对系统暂态功角稳定的影响途径。在此基础上提出一种能够从理论上分析风电接入比例对系统暂态稳定影响的方法。该方法基于扩展等面积定则,首先利用风电场等效导纳模型的收缩变换构建了反映系统暂态功角稳定性的等效转子运动方程,依据风电替代火电接入系统后等效系统转子运动方程各分量变化的综合情况,从系统等效功角加速度的角度分析风电接入比例对系统暂态功角稳定性带来的有利或不利的影响,寻找出最佳风电接入比例,并进一步分析了DFIG采用不同低电压穿越措施对最佳接入比例的影响。通过对不同风电比例下系统的功角稳定性进行仿真对比,验证了所提分析方法的正确性。
考虑到风电和直流输电通过输出或吸收功率影响系统的暂态稳定,本文进一步利用DFIG和电压源直流输电系统对功率的可控性提出一种协调阻尼控制策略。从风火打捆交直流混联系统的实际网络拓扑结构出发,通过节点导纳矩阵变换获取风电和直流输电功率外特性与系统等值机械功率间的关联关系,进而根据此关联关系和系统等效功角的变化情况,实时按需调节DFIG和直流线路的功率输出,在暂态期间不断减少系统的加速面积、增大系统减速面积,从而能够在不添加额外硬件设备的情况下,利用风电和直流本身的灵活调节能力促进系统快速恢复稳定。仿真结果表明所提控制策略使得系统中同步机功角摆幅更小,恢复更快,有效提升了系统的暂态稳定性。