含风电场的电力系统静态电压稳定性分析课件.ppt
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燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY导师：王珺姓名：张建春含风电场的电力系统静态电压稳定性研究 专业：电气工程及其自动化年级：09级电力四班课题：学号：9 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY1选题的依选题的依据和意义据和意义 2研究的基本研究的基本内容，拟解决内容，拟解决的主要问题的主要问题 3研究步骤、研究步骤、方法及措施方法及措施 4研究工作进研究工作进度度 5主要参考文主要参考文献献 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY综述本课题国内外研究动综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义态，说明选题的依据和意义 一一 风能是一种于净的、储量极为丰富的可再生能源，它和存在于自然界的矿物燃料风能是一种于净的、储量极为丰富的可再生能源，它和存在于自然界的矿物燃料能源，如煤、石油、天然气等不同，它不会随着其本身的转化和利用而减少，因此也能源，如煤、石油、天然气等不同，它不会随着其本身的转化和利用而减少，因此也可以说是一种取之不尽、用之不竭的能源可以说是一种取之不尽、用之不竭的能源;随着世界各国对环境保护、能源短缺及节随着世界各国对环境保护、能源短缺及节能等问题的日益关注，认为大规模利用风力发电是减少空气污染、减少有害气体排放能等问题的日益关注，认为大规模利用风力发电是减少空气污染、减少有害气体排放量的有效措施之一。
量的有效措施之一 风力机经过风力机经过2000年的发展过程，现在已有很多种型式，其中有的是老式风力机，年的发展过程，现在已有很多种型式，其中有的是老式风力机，现在不再使用现在不再使用;有的是现代风力机，正为人们广泛利用有的是现代风力机，正为人们广泛利用机机螺旋式风力发电机螺旋式风力发电机风叶式式风力发电机风叶式式风力发电机垂直轴式风力发电机垂直轴式风力发电机 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY二二研究的基本内容，拟解决的主要问题研究的基本内容，拟解决的主要问题 a、双馈风电机组稳态双馈风电机组稳态计算模型计算模型 b、含双馈风电机组的含双馈风电机组的电力系统潮流计算电力系统潮流计算 c、应用应用P-V曲线法研究曲线法研究含风电场的电力系统静态含风电场的电力系统静态电压稳定性电压稳定性 d、算例及计算结果分算例及计算结果分析析 （此问题暂不说明）（此问题暂不说明）二二研究的基本内容，拟解决的主要问题研究的基本内容，拟解决的主要问题 a、双馈风电机组稳态双馈风电机组稳态计算模型计算模型 b、含双馈风电机组的含双馈风电机组的电力系统潮流计算电力系统潮流计算 c、应用应用P-V曲线法研究曲线法研究含风电场的电力系统静态含风电场的电力系统静态电压稳定性电压稳定性 a、双馈风电机组稳态双馈风电机组稳态计算模型计算模型 b、含双馈风电机组的含双馈风电机组的电力系统潮流计算电力系统潮流计算 d、算例及计算结果分算例及计算结果分析析 （此问题暂不说明）（此问题暂不说明） c、应用应用P-V曲线法研究曲线法研究含风电场的电力系统静态含风电场的电力系统静态电压稳定性电压稳定性 a、双馈风电机组稳态双馈风电机组稳态计算模型计算模型 b、含双馈风电机组的含双馈风电机组的电力系统潮流计算电力系统潮流计算 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY 当今使用较多的是双馈风电机组。
在双馈风电机组中，发电机转子与风力机之当今使用较多的是双馈风电机组在双馈风电机组中，发电机转子与风力机之间通过齿轮箱耦合，定子绕组直接与电网相连，转子绕组由连接到电网上的部分功间通过齿轮箱耦合，定子绕组直接与电网相连，转子绕组由连接到电网上的部分功率变流器进行交流励磁改善风电并网系统的电压稳定性率变流器进行交流励磁改善风电并网系统的电压稳定性双馈风力发电机组原理图双馈风力发电机组原理图 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY双馈风电机组稳态计算模型 双馈风电机组采用双馈感应发双馈风电机组采用双馈感应发电机设用电机设用n、、ns、、s和和f1分别表示分别表示双馈感应发电机的转子转速、同步双馈感应发电机的转子转速、同步转速、转差率和工频频率，则有转速、转差率和工频频率，则有s=ns-s/ns根据双馈感应发电机转子转速的根据双馈感应发电机转子转速的变化，双馈感应发电机有三种运变化，双馈感应发电机有三种运行状态：亚同步运行状态，此时行状态：亚同步运行状态，此时n
为转差率 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY双馈风电机组稳态计算模型 （（a））根据式（根据式（1）可得双馈感应发电机）可得双馈感应发电机稳态等值电路稳态等值电路 ，如右图所示如右图所示2）（3）（4）（5）由图可知：由图可知：（式中，定子电压、定子电流与转子电压、转子电流有关，通过控制转子侧的电压、（式中，定子电压、定子电流与转子电压、转子电流有关，通过控制转子侧的电压、电流可以控制定子的有功功率与无功功率电流可以控制定子的有功功率与无功功率 ）） 目前双馈风电机组大多采用恒功率因数控制模式，故本文仅讨论该控制模式目前双馈风电机组大多采用恒功率因数控制模式，故本文仅讨论该控制模式下含双馈风电机组的电力系统潮流计算其中，双馈感应发电机注入系统总有功下含双馈风电机组的电力系统潮流计算其中，双馈感应发电机注入系统总有功功率由定子绕组发出的有功功率和转子绕组发出或吸收的有功功率两部分组成功率由定子绕组发出的有功功率和转子绕组发出或吸收的有功功率两部分组成 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY双馈风电机组稳态计算模型 （（c）） P-V曲线法是研究系统静态电压稳定的常用方法，它通过建立母线电压和区域曲线法是研究系统静态电压稳定的常用方法，它通过建立母线电压和区域负荷或传输界面潮流的关系曲线，来指示区域负荷水平或传输界面功率水平导致整负荷或传输界面潮流的关系曲线，来指示区域负荷水平或传输界面功率水平导致整个系统临近电压崩溃的程度。
个系统临近电压崩溃的程度当把当把P-V曲线方法应用于含风电场的电力系统静态电压稳定性分析时，曲线方法应用于含风电场的电力系统静态电压稳定性分析时，P表示单个表示单个或多个风电场发出的有功功率，或多个风电场发出的有功功率，V可以是机端电压、风电场接入点母线（风电场升可以是机端电压、风电场接入点母线（风电场升压变高压侧母线）电压或是系统其它母线电压压变高压侧母线）电压或是系统其它母线电压 连续潮流分析法就是连续潮流分析法就是P-V曲线逐步追踪极限点的方法，它在电力系统静态稳定性曲线逐步追踪极限点的方法，它在电力系统静态稳定性研究方面有着广泛的应用连续潮流分析法可以克服潮流方程在接近稳定极限运行状研究方面有着广泛的应用连续潮流分析法可以克服潮流方程在接近稳定极限运行状态时的收敛问题当系统某一参数连续改变时，连续潮流算法可以跟踪系统状态的变态时的收敛问题当系统某一参数连续改变时，连续潮流算法可以跟踪系统状态的变化，从而得到系统的定常解曲线化，从而得到系统的定常解曲线 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY双馈风电机组稳态计算模型 （（c）） 连续潮流法计算步骤如图所示。
从已知的解（连续潮流法计算步骤如图所示从已知的解（A）开始，以一个切线预报来估）开始，以一个切线预报来估计对于一个规定计对于一个规定P增长方式的解（增长方式的解（B），然后校正步，利用常规潮流法（系统），然后校正步，利用常规潮流法（系统P值不值不变）解出准确解（变）解出准确解（C）；当）；当P进一步增长时进一步增长时,根据新的切线预报电压值如果新的估根据新的切线预报电压值如果新的估计计P值超出了准确解的，则以值超出了准确解的，则以P值固定的校正计算就不会收敛因此采用固定监控值固定的校正计算就不会收敛因此采用固定监控点电压的校正（水平校正）计算来求准确解（点电压的校正（水平校正）计算来求准确解（E）当接近电压稳定极限时，为了）当接近电压稳定极限时，为了确定准确的，在连续预报期间，应逐步减少确定准确的，在连续预报期间，应逐步减少连续潮流计算过程示意图连续潮流计算过程示意图 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY研究步骤、方法及措施研究步骤、方法及措施 三三 ③基于基于P-V曲线的地区电曲线的地区电网风电接纳能力分析网风电接纳能力分析 ①查找资料，理解课题查找资料，理解课题② 学会最优潮流计算，学会最优潮流计算，检测系统优越性检测系统优越性 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY研究步骤、方法及措施S电网简化接线图电网简化接线图 右下图为我国华北某地区电网（以下简称为右下图为我国华北某地区电网（以下简称为S电网）简化接线图。
该地区现有电网）简化接线图该地区现有风电场风电场4个，装机容量分别为个，装机容量分别为99MW、、148.5MW、、99MW、、69MW，分别由，分别由A、、B、、C、、D四个四个110kV变电站接入系统，各风电场并网方式同下图所示系统并网方式变电站接入系统，各风电场并网方式同下图所示系统并网方式 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY 研究工作进度研究工作进度四四1—4周：查找相关资周：查找相关资料料,课题研究背景与现课题研究背景与现状；掌握一种电力系状；掌握一种电力系统仿真软件的使用方统仿真软件的使用方法5—8周：掌握双馈风周：掌握双馈风电机组稳态计算模型；电机组稳态计算模型；9—12周：含双馈周：含双馈风电机组的电力系风电机组的电力系统潮流计算；统潮流计算； 13—16周：应用周：应用P-V曲线法研究含曲线法研究含风电场的电力系统风电场的电力系统静态电压稳定性；静态电压稳定性； 17—18周：整理论周：整理论文思路并撰写论文，文思路并撰写论文，绘图、准备答辩；绘图、准备答辩； 燕山大学 YANSHAN UNIVERSITY 。
