含风电的电力系统电压稳定性研究

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随着环境污染问题的日益严重及传统化能源的逐渐枯竭,以风电为代表的新能源并网技术在世界各国迅速发展。随着风电渗透率的逐渐增大,风电出力对电网的影响范围也相应增大。在风电渗透率较大的电网中,风电的并网改变了系统的潮流分布,影响传输线路上的功率,同时风电的特性使得电力系统的电压稳定性发生变化。
  本文主要研究大容量风电接入对电网电压稳定性的影响。首先分析双馈式风力发电系统的数学模型,包括风速模型、风机模型、传动系统模型、风力发电机模型,以及变流器及其控制系统模型,并基于矢量控制技术建立了转子侧变流器控制系统和网侧变流器控制系统。然后分析了含风电的电力系统静态电压稳定性机理,并采用P~V、V~Q曲线法和电压-无功灵敏度指标分析风电接入后电力系统的静态电压稳定性。由于传统的P~V曲线不能体现风电波动性的影响,本文通过计算不同风电渗透率与静态电压稳定极限的关系,建立三维P~V曲面构成的电压安全运行域来表征含风电电力系统的静态电压安全裕度,并利用这种方法确定了电力系统允许接入的最大风电容量。接着利用灵敏度分析指标,针对含风电的强、弱电力系统,分析不同运行方式下、不同风电渗透率对系统静态电压稳定性的影响。最后,推导了双馈式风力发电机机端电压与系统电压之间的关系,以单机无穷大系统为例,仿真分析了不同故障位置、不同风场容量对含风电系统的暂态电压稳定性的影响;以实际电网为例,仿真分析了不同风电渗透率对系统暂态电压的影响,并给出了相应结论。
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