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风电场并网对系统影响分析及穿透功率极限优化算法

作　者: 郑国强
导　师: 鲍海
学　校: 华北电力大学（北京）
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 电力系统风力发电场穿透功率极限近似线性规划
分类号: TM614
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
下　载: 953次
引　用: 4次
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内容摘要

风能是一种可再生无污染的绿色能源。它是一种取之不尽、用之不竭、无需开采、运输的新能源。利用风能发电则是当今世界各国为解决能源紧缺，提高环境质量的一项有效措施。风资源最大的特点就是风速的大小和方向的随机性，风的这种特性决定了风力发电厂输出功率的随机性。随着风电场中风力发电机装机容量的增多，整个风电场输出功率的变化将会变缓，但风电场容量的增加会使得其输出功率变化的幅度加大。随着国内风力发电事业的不断发展，百兆瓦级的风电场将会越来越多，这种大型风电场并网运行将会对系统造成较大的影响，因此，本文对于大型并网风电场并网对系统正常运行造成的影响，以及风电场穿透功率极限的计算方法进行了分析，提出了一种风电场穿透功率极限计算的优化方法。论文主要内容如下：（1）应用电力系统综合分析程序，动态仿真分析风电系统运行的稳定性，通过分析仿真结果，可以看出系统节点电压和系统频率将会随着风电场输出功率的变化而波动，波动的幅度会随着风电场容量的增加而加剧。就系统电压和频率的波动相比较而言，频率的波动更易超出系统稳定的约束界限。（2）以IEEE39节点系统为例，应用动态仿真方法求解风电场穿透功率极限，通过计算结果可以看出，在系统不同的运行方式下，或是在风电场与系统连接节点不同时，风电场的穿透功率极限值也不相同。总的说来，风电场容量达到极限值时，多数情况下系统频率指标达约束界限，当风电场接入系统节点离常规电厂越近时，系统频率的影响越大。（3）由于动态仿真求解风电场穿透功率极限时，如若考虑到系统各种运行方式的话，计算量将会很大，为了能够减少计算量，本文提出了一种基于近似线性规划的风电场穿透功率极限优化的改进算法，通过近似线性规划方法，将原计算风电场穿透功率极限的非线性目标约束函数作线性化，再应用线性近似解去逼近非线性真实解。应用该方法可以快速准确地求取风电场穿透功率极限。通过在IEEE39节点系统上仿真计算，验证了所提方法的有效性及其快速准确的特点。

全文目录

中文摘要  2-3
英文摘要  3-6
1 绪论  6-14
  1.1 课题的背景  6
  1.2 国内外风力发电发展概况  6-8
    1.2.1 国外风力发电发展概况  6-7
    1.2.2 国内风力发电发展概况  7-8
    1.2.3 促进国内风力发电发展的相关政策  8
  1.3 大型风力发电场并网问题及研究现状  8-12
    1.3.1 主要问题  8-9
    1.3.2 研究现状  9-12
  1.4 论文的主要工作  12-14
2 风电系统  14-23
  2.1 简述  14
  2.2 风资源特性  14-15
    2.2.1 高度的影响  14
    2.2.2 风功率密度  14-15
  2.3 风力发电机特性  15-21
    2.3.1 风力发电机的类型  16-17
    2.3.2 风力发电机的变速运行和恒速运行  17-18
    2.3.3 风力发电机的调速装置  18
    2.3.4 异步发电机  18-19
    2.3.5 风力发电机的运行与控制  19-20
    2.3.6 风力发电机并网控制方式  20
    2.3.7 风力发电机的保护措施  20-21
  2.4 风力发电机的功率特性  21-23
3 大型并网风力发电场并网对系统影响仿真分析  23-30
  3.1 概述  23
  3.2 仿真实验系统  23-24
  3.3 仿真内容及结果  24-28
    3.3.1 阵风情况下风电场对系统运行的影响  24-25
    3.3.2 风电场由于故障与电网解列  25-26
    3.3.3 风电场短时间内输出功率激增对系统运行的影响  26-27
    3.3.4 风电场短时间内输出功率速降对系统运行的影响  27-28
  3.4 结论  28-30
4 风电场穿透功率极限计算  30-36
  4.1 简述  30
  4.2 风电场穿透功率极限定义  30-31
  4.3 影响风电场穿透功率极限的主要因素  31
  4.4 风电场穿透功率极限计算  31-33
  4.5 算例  33-35
  4.6 结论  35-36
5 风电场穿透功率极限的改进优化算法  36-44
  5.1 概述  36
  5.2 近似线性规划  36-38
  5.3 极限穿透功率优化计算  38-40
  5.4 算例分析  40-43
  5.5 结论  43-44
6 结论  44-45
参考文献  45-48
致谢  48-49
附录  49-51

风电场并网对系统影响分析及穿透功率极限优化算法

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