风电并网对电能质量的影响分析与改善研究

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随着国家对能源环境问题的不断重视,风力发电技术得到了大力发展。但是,由于风电场具有出力不稳定的特性,使得风力发电机与电力系统并网共同运营之后,给电力系统输出电能的质量水平及其稳定性产生影响,也对环境敏感性高的电力系统和电力电子装置提出了要求和考验。为研究风电场并网后的电能质量问题,本文首先对环境风速建立风速模型,将电力系统的环境条件公式化。然后建立双馈异步风力发电系统运行模型及其故障模型,分析风电场在发生风速改变和短路故障的情况下所受到的影响。通过对仿真结果的分析,发现系统中电压、电流、功率、谐波电压等各项电能质量指标与正常情况相比较,均会在故障发生时刻后产生偏离稳态值的较大波动,然后在故障排除后受到内部系统的调节恢复稳态值。接着为评估各种环境下系统的电能质量等级,针对现有电能质量评估方法的基础,本文提出了综合主客观赋权法优点的基于方差最大化的组合赋权方法,对由电能的质量指标的多个权重所确定的组合权重建立最优化模型,得到使各项标准之间方差最大的权重最优解。在此基础上,提出了基于改进隶属度函数的模糊评价体系用以评价发电系统的电能质量等级。利用此方法对潍坊地区220k V母线电能质量进行评价,验证了方差最大化的组合赋权方法合理且区分度好,模糊评价方法的应用价值良好。然后为实时监测并分析电能质量的各项参数,本文设计了一种基于Lab VIEW的分析评估系统,该系统能够采集电能质量参数数据并对其进行分析。最后在此系统中分别验证了基于静止无功补偿器(Static Var Compensator-SVC)以及静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator-STATCOM)的两种风电场电能质量问题的治理策略,通过对具体应用案例的分析,得到两种方案的性能对比结果。
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