考虑风机爬坡速率的电力系统分岔研究

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随着风电装机总量的不断增大以及大规模的并网运行,目前风电已一中成为相当成熟并且重要的发电技术。大量的风能替代常规能源不仅降低了化石能源的消耗,也使电网进一步向绿色电网、低碳电网发展。由于风电自身的随机波动性,风速的变化可能不是一直恒定的。不同大小的风速所对应的输入功率会对系统造成不同的影响。而且风电潜在的爬坡事件会造成电网的功率波动,不仅给电网的正常运行带来了一定的风险,严重时甚至会造成电网电压崩溃。本文以一个典型的3节点电力系统模型为基础,采用双馈风力机组系统的柔性双质块数学模型,利用分岔分析软件AUTO 07分析了当双馈风机并网时对电力系统造成的影响。本文研究了不同风速下双馈风机的电压分岔情况。通过选取了负荷无功功率作为分岔参数,本文设定了不同风速下双馈风机的输入功率来进行电力系统电压分岔分析。通过AUTO 07分析分岔系统的电压分岔情况,发现在不同风速下系统中不仅存在着传统的Hopf分岔、普通静分岔或是鞍结分岔,同时还发现了Fold分岔。研究结果表明当双馈风机并网运行的过程中,不同风速对系统的电压稳定影响是有所不同的。随着风速的增大,双馈风机并网时系统更容易发生动态失稳,其负荷能够承受的无功功率也有所下降。同时本文也研究了风机发生上爬坡事件时电力系统电压的稳定性。根据爬坡速率的数值大小来定义爬坡阈值,并以此来区分爬坡事件的严重性。由于爬坡阈值的表达式是非连续的,所以本文创新性的采用了数学降低方程组维数的方法来将系统的爬坡阈值引入到全系统的数学模型。通过分析不同阈值对电力系统稳定的影响来分析判断爬坡事件对系统造成的影响。研究结果表明当发生爬坡事件时,系统比起恒定风速下运行更容易发生电压失稳。当爬坡事件越严重时,系统的电压越容易出现Hopf分岔,从而导致系统发生动态失稳。当处在一个高爬坡速率的情况下时,系统的安全性会降低,导致系统处在危险的状态。
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