胡月星[1]2007年在《恒速恒频及变速恒频风力发电系统并网动态仿真分析》文中研究说明我国风力发电事业不断发展，百兆瓦级的风电场越来越多。随着风电场规模的不断扩大，风电特性对电网的影响愈加显着，这种大型风电场并网运行将会对系统稳定性造成较大的影响。并且，风电场输出功率的间歇性和波动性，会给系统的电压质量等造成严重的影响，导致局部电网电压水平下降，成为制约风电场发展的重要因素。因此深入研究风电场与电网的相互作用成为进一步开发风电所迫切要求解决的问题。本文以恒速恒频及变速恒频风力发电系统为研究对象，分析了并网风电场与电网之间的相互影响，并对两种系统的特性及对电网的影响进行了对比分析研究。本文基于Matlab开发编制了风力发电系统并网运行动态仿真程序。所做的主要工作有：(1)建立了异步风力发电系统的动态数学模型：包括风速、风力机、异步发电机以及STATCOM(静止无功发生器)等部分；基于Matlab软件实现了包含风电场的电力系统动态仿真程序；结合某一实际的风电系统，通过仿真的方法分析它随风速变化、故障情况、STATCOM投切等几种情况下的动态特性。(2)建立了用于仿真分析的双馈风电机组动态数学模型，其中动态数学模型包括双馈电机模型、控制系统模型等。基于Matlab软件实现了包含风电场的电力系统动态仿真程序，仿真模拟了风电场在各种风速扰动下的响应、全部风电机组退出运行等情况对系统所产生的影响。通过分析仿真结果，可以看出系统节点电压将会随着风电场输出功率的变化而波动。(3)分析对比了恒速恒频及变速恒频风力发电系统的动态特性，以及两种系统对电网的影响，通过分析仿真结果，可以看出后者优越的运行特性。
刘艳妮[2]2007年在《风电场并网运行电压稳定性研究》文中提出由于日趋严重的环境与资源问题,对可再生资源的开发与利用得到重视,利用风能进行发电作为一种技术成熟的可再生能源利用方式得到了快速发展,全球风电每年新增装机容量连创新高。在世界范围内,风力发电成为除水电以外增长最迅速的新能源发电方式。大量风电的接入改变了原有电网的潮流分布,并且由于风能的随机性以及风电场由大量运行特性不同于传统同步发电机的发电机组成,因而对电网的稳定运行造成影响。随着单个风电场装机容量的增大、风电装机容量在电网中所占比例的与日俱增,风电对电网产生的影响也越来越明显,因此对风电并网相关问题进行研究已经成为风电发展过程中亟待解决的重要课题。本文着重对风电场并网运行中的电压稳定问题进行了分析研究,主要内容包括:1.研究了基于普通异步发电机的恒速恒频风力发电系统与基于双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统的动态模型。对风速模型、空气动力学模型、机械传动模型、桨距角控制模型、异步发电机模型、双馈异步发电机模型分别进行了分析研究,介绍了适用于动态仿真的完整的风电机组模型。2.提出了风电场节点在电力系统潮流计算中的改进处理方法。针对两种不同类型风力发电机组成的风电场的功率特性分别进行了分析,提出了潮流计算中风电场节点的处理方法,并编程给予了实现。通过对算例系统进行潮流计算,验证了改进方法的准确性与有效性:在保证计算精度的前提下,较大程度地减少了计算量,提高了计算速度,具有较高的工程实用价值。3.研究了风电并网运行的静态电压稳定问题。从风电场的电压稳定性与风电场接入对电网稳定性的影响两方面进行了分析与研究。用P-V曲线法分析了影响风电场电压水平的各种因素;结合P-V曲线与风电场的无功电压特性分析了基于某实际系统的算例系统的静态电压稳定性,确定了叁种不同方式下风电场的电压稳定极限。首次引入模态分析法进行风电接入对电网电压稳定性的影响研究。以接入风电场的IEEE39节点系统为例进行了系统最小模特征值与节点参与因子的计算,并进行相应分析。4.进行了风电系统的暂态电压稳定性分析。应用Matlab/Simulink仿真工具构建了算例系统的仿真模型,考虑风速影响、线路故障等情况进行了风电系统的暂态电压稳定性仿真,分别研究了设置静止无功补偿装置SVC与采用双馈异步风力发电机在提高风电系统暂态电压稳定性方面的的作用。
夏凯[3]2008年在《大型风电场接入与并网运行仿真研究》文中研究表明风能开发与利用对于响应节能减排战略、解决能源和环境问题具有积极意义。我国对风力发电上研究开发的投入也逐年增大,进入一个快速发展的时期。风力发电的研究工作在世界各地得以广泛开展,旨在提高风能利用效率。风能不稳定,风电场多建在薄弱电网。风电场大型化是世界风电发展的主流方向,伴随风电场规模的增大,其并网带来的诸多稳定性问题已不容忽视。从发电机组的类型来看,一般包括恒速恒频风电机组和变速变频风电机组。变速风电机组正是因为在稳定性上优越性,已慢慢取代恒速风电机组,成为世界范围大型风电场采用的主流发电机组。此外,对于接入局部电网而言,风电场是一个不定因素,因此它对风电场的最大注入功率的承受力是有限制的。本文着眼于并网风力发电机组与电网之间的相互影响,基于PSCAD,分别从机组控制策略选择和接入系统网络分析的角度,结合我国实际情况,针对风电场并网运行后可能出现的电网稳定性等问题进行研究。开展机组控制策略研究,分别以鼠笼式为代表的恒速风力发电机和以双馈感应电机为代表的变速风力发电机为对象,研究结果显示变速风力机组在改善系统稳定上具有优越性;研究接入系统网络,主要分析在保证接入并网后电力系统静态和动态稳定性前提下的系统最大注入功率问题,并提出了改善并网风电场运行性能的措施,包括选用变速发电系统、接入高电压等级电网以及增加系统备用容量等措施。
王珍英[4]2012年在《风力发电机组运行特性的动态仿真》文中研究说明面对能源和环境危机问题及风力发电的优势,风力发电作为目前世界上可再生能源开发利用中技术最成熟、最具规模开发和商业化发展前景的发电方式之一,在世界范围内正得以迅速发展。但由于风能具有随机性、爆发性、不稳定性特征,使得风力发电的规划、设计和运行不同于常规能源发电,因此,为了更加充分地利用可开发的风力资源,需要研究能够考虑风能特点,适用于风力发电机组并网运行的相关技术问题。针对目前风力发电仿真研究偏重于理论,仅以局部问题的设计研究为目的,但缺乏现场实际应用的研究现状,及实际风力发电系统对全范围、全工况、高逼真度仿真培训系统的需要,本文设计和开发了用于研究双馈异步风电机组运行特性的仿真培训系统。该仿真系统提供在线帮助,建模时模块参数自动生成,是集流程图形化、模块化的一体化全中文界面仿真环境；提供与现场1：1环境的培训系统,能够进行机组全部运行过程的人员培训。本文在所开发的仿真系统上,以某实际风电场的单台双馈异步风电机组为仿真对象,对机组全工况运行情况下,从启动→并网→满负荷→超负荷→跳闸停机的输出响应特性进行了动态仿真研究,验证了系统模型的正确性和实用性。同时将双馈异步风电机组的功率特性曲线和全风速范围内功率随风速变化的运行特性曲线与现场实际机组的运行特性曲线作对比,结果验证了仿真风机能够逼真反映实际风机的运行状态。总之,仿真培训系统的设计和开发及各种运行工况下双馈异步风电机组运行特性的仿真研究,不仅使理论知识与具体实践相结合,为风电场技术人员提供良好的培训工具,而且对提高风电场系统的运行维护水平,保证风电场安全稳定运行均有重要意义和实用价值。
李建丽[5]2007年在《大型风电场并网对电力系统电压稳定性的影响》文中认为二十世纪八十年代以来，并网型风力发电以其独特的能源、环保优势和规模化效益，得到了长足发展，从而风电场并网运行带来的各种问题也引起了人们的广泛关注。随着风电场规模的不断扩大，风电特性对电网的负面影响越来越显着，成为制约风电场规模不断扩大的重要障碍，因此为了进一步开发风电造福人类，深入研究风电场并网运行后对电网造成的影响成为迫切需要解决的问题。尽管当今风电技术发展很迅速，各种新型的风力发电机相比以前都有了很大的进步，它们对风电并网运行的负面影响也在不断减少，但目前大多风电场仍采用普通异步发电机为发电技术的恒速恒频发电系统，异步发电机的一些特性使得研究它的并网运行对电网电压稳定性带来的影响成为必要，这个问题也是本文要研究的主要内容。本文在第一章介绍了风力发电的一些发展现状，并阐述了跟风电有关的相关概念，阐明了研究大规模风电并网系统电压稳定性的重要意义；在第二章论述了风力发电系统的组成及分类，指出了不同风力发电系统的特点，并就风电的并网运行对电力系统电压稳定性的影响这一问题进行了大致分析；在第叁章根据风力发电系统各主要组成部分的数学模型建起了基于Matlab／Simulink仿真环境下的动态仿真模型；在第四章则根据建立起的仿真模型对一个简单的电力系统进行仿真分析，主要研究了在电力系统经受叁相短路故障时电容补偿对电压恢复稳定的重要作用，另外还分析了改变某些系统参数对故障前后电压恢复能力的影响。电压稳定性是一个很复杂的问题，本文所作的工作还很少，需要更加深入的研究，为以后风电的大规模应用作出贡献。
骆玲[6]2007年在《并网风电场对电网稳定性影响的数字仿真基础研究》文中研究表明能源危机、电力紧缺等问题日益突出,风电作为未来最重要的清洁替代能源之一,对于缓解能源匮乏具有重要意义。随着风力发电技术不断进步,单机容量不断增大,包括中国在内的许多国家相继推出了鼓励风电的政策,并网风电场在电网中所占的比例逐渐加大,对电网带来的各种新问题也日益突出。因此有必要深入研究并网风电场对电网稳定性的影响。论文首先总结了风电技术的应用与研究现状,分析了并网风电场对电网的影响,并介绍了风电场接入电力系统的国内外技术规定。结合福建省南日岛后山仔风电场具体实例,分析了该电场对福建电网可能带来的影响。此外,还介绍了风力发电几种常用的分析和研究工具。论文第3章系统地归纳和阐述了风力发电的基本原理、组成和分类。第4章研究了双馈风力发电系统的建模,并在MATLAB/Simulink下建立了详细的仿真模型,系统实现了有功功率和无功功率的解耦控制与风力机的最大风能捕获控制,仿真结果验证了模型的正确性和分析的合理性。论文第5章研究了风力发电机组和风电场实用PSS/E模型的相关问题,介绍了PSS/E下自定义建模的流程、方法及模型调用的具体操作步骤,并提出了动态模型的初始化方法,该方法同样适用于其它电力系统仿真软件PSCAD、PSASP等的自定义建模。此外,为提高建模效率,根据风机运行实际情况,推导了忽略定子磁链变化的双馈电机叁阶模型,简化了系统的建模仿真与分析过程,为开展并网风电场对电力系统稳定性影响的研究奠定基础。
王伟[7]2008年在《同步风力发电机的稳态模型及其并网问题研究》文中研究说明近年来,由于日趋严重的环境与资源问题,对可再生资源的开发与利用得到重视,利用风能进行发电作为一种技术成熟的可再生能源利用方式得到了快速发展,在世界范围内,风力发电都得到了迅猛发展。与变速恒频双馈风力发电系统相比,同步直驱风力发电系统省去了齿轮箱,减小了由齿轮箱带来的机械损耗和设备的不稳定性,具有噪音低、稳定性高、有功及无功功率可调等优点。随着发电控制设备成本的不断降低和同步风力发电控制技术的不断进步,同步直驱风力发电系统将具有更加广阔的应用前景。为保证含同步风力发电机的电力系统的安全稳定运行,与同步风力发电机并网相关的诸多问题已成为亟待研究的课题。本文针对这一新的课题主要研究了以下内容:1、研究了基于直驱永磁同步风力发电机的变速恒频风力发电系统的原理及其控制策略,为直驱永磁风力发电系统的建模与直驱永磁同步发电机风电场在潮流计算中的处理方法提供了基础依据。2、研究了基于直驱永磁同步风力发电机的变速恒频风力发电系统的动态模型。对风速模型、空气动力学模型、机械传动模型、桨距控制系统模型、永磁同步发电机模型等进行了分析研究,并分析研究了直驱永磁同步发电机控制系统的数学模型,介绍了适用于动态仿真的完整的直驱永磁同步风电机组模型。3、提出了用于直驱永磁同步发电机并网分析的稳态模型,给出了含同步风电场的电力系统潮流算法。针对两种不同控制方式下的直驱永磁同步发电机组成的风电场的特性进行了分析,提出了潮流计算中风电场节点的处理方法,并编程给予了实现。通过对算例系统进行潮流计算,验证了方法的有效性:该方法计算简单、易于实现,计算速度快,具有较高的实用价值,并针对两种控制方式下的潮流计算结果进行了分析比较。4、进行了含风电场电力系统的暂态稳定性分析,研究了不同类型风电机组对电网暂态稳定性的影响。通过理论分析电网故障时叁种典型风力发电系统的动态特性,得出了不同风电机组对同步发电机暂态特性的影响。应用Matlab/Simulink(仿真工具构建了算例系统的仿真模型,考虑了线路发生叁相短路故障情况下进行了双馈风力发电系统的暂态稳定性仿真,分析了仿真结果。
艾超[8]2012年在《液压型风力发电机组转速控制和功率控制研究》文中研究表明近些年来，世界风电行业长足发展，在缓解能源、环境危机方面逐步发挥越来越重要的作用。与传统双馈和直驱风力发电机型相比，液压型风力发电机组功重比高，可以省去双馈机型的齿轮箱，不用直驱机型庞大的永磁发电机。液压传动减速比能实时调整，可采用励磁同步发电机，省掉了整流逆变装置。因此，研究液压型风力发电机组具有重要的理论与现实意义。本文以液压型风力发电机组功率传输系统为研究对象，采用理论分析和实验研究的方法，从风特性、风力机特性和励磁同步发电机特性入手，研究定量泵-变量马达液压传动系统转速控制技术和功率控制技术。本文中功率控制包括系统传输功率控制和最优功率追踪控制。在定量泵-变量马达系统转速控制上，提出了一种基于间接流量反馈加直接转速闭环的变量马达转速控制方法。该方法解决了定量泵-变量马达系统、变转速输入-恒转速输出的控制问题，该方法能够使系统工作于恒流源状态，避免了溢流损失。实现了同步发电机准同期并网控制，得到了液压型风力发电机组准同期并网的控制方法，并能有效控制并网冲击电流和转矩。在系统传输功率控制上，提出了一种基于系统压力和变量马达摆角实时在线调整功率控制参数的方法。该方法解决了相乘非线性引起的功率响应特性在不同工作点不一致和易失稳的问题，并且提高了功率控制精度。该功率控制方法将转速控制作为内环，实现了通过控制变量马达摆角一个变量来控制变量马达转速和系统传输功率两个变量，解决了转速控制与功率控制的协调问题。在最优功率追踪控制上，提出了一种适用于液压型风力发电机组的最优功率追踪控制方法。该方法兼顾了功率追踪控制的快速性、稳定性和准确性。建立了液压型风力发电机组功率传输系统仿真平台和30kVA液压型风力发电机组模拟实验平台。通过仿真和实验验证了提出的定量泵-变量马达传动系统转速、系统传输功率和最优功率追踪控制方法的有效性。
杜荣华[9]2007年在《风力发电机组动态特性仿真与控制系统研究》文中研究说明随着人们对能源危机及环境污染的日益重视,风力发电系统在世界范围内得到了迅速发展,有效的提高机组运行效率、最大限度地利用风能已成为风力发电技术研究的主要内容。因此对风力发电机组建模仿真,为有效保证机组运行提供了必然条件。论文研究了风力发电系统的基础理论,根据风速、风力机、双馈发电机的数学模型在Matlab/Simulink中分别建立仿真模型;根据坐标变化原则从双馈电机的基本电磁理论出发,研究内部变量及能量流动平衡关系;对不同风速情况下机组运行情况进行了仿真分析;对风力发电机组的控制系统中桨距角控制进行了深入研究。
任永峰[10]2008年在《并网型交流励磁双馈电机风力发电系统研究》文中提出从可持续发展的观点看,化石能源终将耗竭,充分开发和利用可替代清洁能源是解决能源和环境问题的必然选择。风能作为一种取之不尽、用之不竭的清洁可替代能源,风力发电作为目前最具规模化开发和商业化发展前景的新能源发电技术,已成为全球发展最快的可再生能源。并网运行的风力发电由于可以得到大电网的补偿和支撑,成为风力发电的主流。双馈式风力发电机具有变速运行、有功无功可解耦控制、降低机械应力和噪声、提高电能质量、转差功率小(约为额定值的30%)等优点成为工业应用最广泛的变速恒频风力发电机型。本文以交流励磁变速恒频双馈电机风力发电系统作为研究对象,对其进行了必要的运行原理分析、控制策略实现、系统建模以及风电场并网仿真,主要研究内容包括以下几个方面:1、介绍交流励磁变速恒频双馈电机运行的基本原理后,对功率不变和绕组匝数不变约束条件下的坐标变换特点及应用进行了说明,详细推导了叁相静止坐标系上交流励磁双馈电机的数学模型,以及两相同步旋转参考坐标系下交流励磁双馈电机在发电机惯例和电动机惯例下的动态模型。对从事双馈电机的仿真和建模研究者提供了一定的理论参考依据。2、在研究风力机风功率捕获、传递和最大风能追踪控制算法的基础上,建立风力机系统仿真模型,针对850kw的变速恒频双馈风力发电系统在转速变化时的响应特性进行了仿真研究。研究结果表明风机可实现最大风能追踪控制且风力机动态响应性较好。3、交流励磁变速恒频双馈电机风力发电系统并网前后双馈电机的运行状态和控制策略有所不同,并网前空载运行,实施并网控制策略;并网后发电运行,实施最大风能追踪控制策略。变速恒频双馈电机风力发电是一个受并网前后发电机运行状况影响的暂态过程,利用MATLAB的S-Function编写DFIG的仿真程序,然后结合Simulink和SimPowerSystems工具箱,开发了基于S-Function的空载运行和发电运行的变速恒频双馈电机风力发电子系统模型,在仿真过程中可对双馈电机进行精确控制,然后对其进行了系统整合,本文开发的模型具有可移植性,只要再设计相应的控制器,就可应用于不同功率等级的双馈电机风力发电系统。不同运行工况下的仿真结果验证了系统模型的有效性。4、对比研究了电流内环和转速外环采用常规PI控制器、内模控制器以及只有转速环节采用模糊控制器的系统主要参数仿真结果。研究结果验证了转子侧变流器在超同步速时以单位功率因数运行于整流状态,在亚同步速时以单位功率因数运行于逆变状态,改变无功给定时可处于非单位功率因数运行状态。仿真结果验证了叁种控制策略均可实现有功、无功功率的解耦控制及交流励磁变速恒频运行,相比而言模糊控制具有更好的控制性能。5、本文在对比研究风电并网系统网侧变换器和并联型电能质量控制器的电路拓扑结构、系统功能、能量流动关系、控制方法的基础上,尝试在不改变系统电路拓扑结构的基础上提出了将网侧变换器进行基于并网发电与谐波抑制和无功功率补偿相结合的统一协调控制方案,建立了7.5 kw变速恒频DFIG风力发电系统和并联型电能质量控制器统一协调控制仿真系统,验证了控制策略的可行性。6、随着风电场容量的不断增大,其并网冲击电流已不容忽视,必须对并网风电场进行深入研究。在电力系统分析中,常常用标么值系统来规格化系统量,可减小计算量且使计算简单,同时更加容易理解系统特性。本文详细推导了双馈电机的完备标么值方程,并在此基础上结合具体风电场并网算例参数,设计了仿真试验系统,应用MATLAB/SimPowerSystems对含5台2MW DFIG风力发电场接入电力系统运行进行了系统建模,并深入分析了转速变化、电压跌落、单相和叁相短路故障工况的动态仿真结果。本文的研究工作对并网型交流励磁变速恒频DFIG风力发电系统的分析、建模与控制具有现实指导意义。
参考文献：
[1]. 恒速恒频及变速恒频风力发电系统并网动态仿真分析[D]. 胡月星. 太原理工大学. 2007
[2]. 风电场并网运行电压稳定性研究[D]. 刘艳妮. 北京交通大学. 2007
[3]. 大型风电场接入与并网运行仿真研究[D]. 夏凯. 上海交通大学. 2008
[4]. 风力发电机组运行特性的动态仿真[D]. 王珍英. 华北电力大学. 2012
[5]. 大型风电场并网对电力系统电压稳定性的影响[D]. 李建丽. 青岛大学. 2007
[6]. 并网风电场对电网稳定性影响的数字仿真基础研究[D]. 骆玲. 华中科技大学. 2007
[7]. 同步风力发电机的稳态模型及其并网问题研究[D]. 王伟. 北京交通大学. 2008
[8]. 液压型风力发电机组转速控制和功率控制研究[D]. 艾超. 燕山大学. 2012
[9]. 风力发电机组动态特性仿真与控制系统研究[D]. 杜荣华. 华北电力大学（河北）. 2007
[10]. 并网型交流励磁双馈电机风力发电系统研究[D]. 任永峰. 内蒙古工业大学. 2008
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