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风能作为一种新型的可再生绿色能源,具有环境友好、技术成熟的特点,受到了全世界的广泛关注,随着我国风力发电事业的不断发展,风电装机容量的不断扩大,大型风电场并网运行对系统造成的影响也越来越大,成为制约我国风力发电规模的桎梏,因而引入储能系统进入电力系统具有重要意义,超导储能技术作为一种新型的储能方式,相对于电池储能、抽水蓄能,飞轮储能等传统储能方式而言,其快速的调节能力和四象限运行能力不但能够有效的调控系统的有功无功功率输送,同时可以改善系统的稳定性、安全性、提高电能质量。
本文对超导储能系统提高风电场暂态稳定性进行了研究,主要内容如下:
(1)阐述了超导储能装置的结构特征和运行原理,介绍了超导储能系统常用的控制方法,详细分析了超导储能装置的控制模式以及各模式之间的转换关系。
(2)推导矢量变换的过程,采用开关函数法建立了基于同步旋转d-q坐标系的电压型(VSC)超导储能装置和电流型(CSC)超导储能装置数学模型,并对两者的特性进行了对比分析。
(3)阐述了超导储能装置补偿系统功率和抑制电压暂降的原理,分析了SVPWM的基本原理,在电力系统仿真软件PSCAD/EMTDC环境下搭建了基于电网电压定向矢量控制方案的控制系统模型,验证了系统模型和控制策略的准确性。
(4)在PSCAD/EMTDC以及DIgSILENT/PowerFactory软件中搭建了系统的仿真平台,验证了对于包含风电场的电力系统超导储能装置具有功率补偿作用、能够显著提高电网的暂态特性;介绍了超导储能装置容量的初步确定方法。