含双馈风电机组的并网系统静态电压稳定性研究

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随着风电场规模不断扩大,风电并网对系统电压稳定性的影响越来越突出。目前风电机组主要为变速恒频的双馈风电机组,双馈风电机组通过变频器的控制解决了异步风电机组并网对系统稳定性带来的影响的同时,也对系统的电压稳定性造成了一些影响。本文从分岔理论的角度出发,应用连续潮流法对含双馈风电机组并网系统的静态电压稳定性进行分析。首先推导了基于恒功率因数的双馈风电机组和基于改进RX法的异步风电机组的稳态潮流模型,应用MATLAB对它们进行了潮流计算编程,对双馈和异步风电机组并网潮流计算结果进行对比分析;其次,提出了以风力机机械功率为连续参数的含双馈/异步风电机组并网系统连续潮流法模型和算法,并通过MATLAB进行了编程实现;最后,通过包含风电机组并网支路的IEEE14节点算例进行连续潮流计算,绘制了PV曲线、VQ曲线和PVQ曲线,并主要从以下三个方面对双馈和异步风电机组并网系统的静态电压稳定性进行了分析:1.研究了机端无功补偿对于含异步风电机组并网系统静态电压稳定性的影响,对比分析了无补偿、补偿4Mvar和6Mvar时系统静态电压稳定性以及发生SNB分岔点的位置;2.研究了功率因数对于含双馈风电机组并网系统静态电压稳定性的影响,对比分析了功率因数为1.0,0.9988和-0.9988时系统静态电压稳定性以及发生SNB分岔点的位置;3.最后对比了含双馈风电机组和含异步风电机组并网系统的静态电压稳定性,分析得出双馈风电机组由于变频器的无功特性,其并网系统的静态电压稳定性和接纳风电的能力要优于异步风电机组。
摘要第5-6页
Abstract第6页
第1章 绪论第9-16页
    1.1 选题背景第9-10页
        1.1.1 世界能源问题对中国能源发展的影响第9页
        1.1.2 中国风力发电及其并网稳定性问题概况第9-10页
    1.2 课题研究现状第10-14页
        1.2.1 含风电并网系统潮流计算研究现状第10-11页
        1.2.2 电压稳定性问题定义和分类及研究现状第11-13页
        1.2.3 基于分岔理论的含风电并网系统电压稳定性分析研究现状第13-14页
    1.3 本文研究的主要内容第14-16页
第2章 基于连续潮流法的静态电压稳定分析第16-26页
    2.1 分岔理论简述第16-18页
        2.1.1 微分动力系统的平衡点及其结构稳定性第16-17页
        2.1.2 鞍结分叉点和Hopf分叉点第17-18页
    2.2 连续潮流的数学模型第18-25页
        2.2.1 连续潮流法的数学描述第18-19页
        2.2.2 连续潮流的基本模型第19-24页
        2.2.3 连续潮流在静态电压稳定分析中的应用第24-25页
    2.3 本章小结第25-26页
第3章 含风电机组并网系统潮流计算第26-39页
    3.1 引言第26页
    3.2 异步风电机组稳态模型第26-29页
        3.2.1 异步风力机组模型第26-28页
        3.2.2 异步风电机组稳态模型第28-29页
    3.3 基于改进RX法的异步风电机组并网系统潮流编程第29-33页
        3.3.1 改进RX法的潮流算法第29-31页
        3.3.2 含异步风电机组并网系统IEEE14节点潮流算例分析第31-33页
    3.4 双馈风电机组稳态模型第33-35页
        3.4.1 双馈风力机组模型第33-34页
        3.4.2 双馈风电机组稳态模型第34-35页
    3.5 基于恒功率因数法的双馈电风机组并网系统潮流编程第35-38页
        3.5.1 恒功率因数法的潮流算法第35页
        3.5.2 含双馈风电机组并网系统IEEE14节点潮流算例分析第35-36页
        3.5.3 双馈与异步风电机组稳态模型对节点电压的潮流结果对比影响第36-38页
    3.6 本章小结第38-39页
第4章 含风电机组并网系统静态电压稳定性分析第39-59页
    4.1 含异步风电机组并网系统的静态电压稳定性分析第39-52页
        4.1.1 基于戴维南的异步风电机组的连续潮流法模型第39-40页
        4.1.2 以异步风电机组注入功率为连续参数的CPF算法第40-49页
        4.1.3 算例分析第49-52页
    4.2 含双馈风电机组并网系统的静态电压稳定性分析第52-58页
        4.2.1 双馈风电机组的连续潮流法模型第52页
        4.2.2 以双馈风电机组注入功率为连续参数的CPF算法第52-54页
        4.2.3 算例分析第54-57页
        4.2.4 双馈与异步风电机组对系统静态电压稳定性影响的对比分析第57-58页
    4.3 本章小结第58-59页
第5章 结论与展望第59-60页
参考文献第60-64页
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果第64-65页
攻读硕士学位期间参加的科研工作第65-66页
致谢第66页
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