含風電的電力系統(tǒng)黑啟動研究

【摘要】：地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展帶動著電力負荷需求的增加,促使電網(wǎng)規(guī)模逐步擴大。隨之而來的,一方面是電網(wǎng)運行變得經(jīng)濟可靠,另一方面一旦發(fā)生大停電事故,所造成的損失和破壞也是難以想象的。黑啟動作為應對電網(wǎng)癱瘓的主要方法,其關鍵是尋找到合適的啟動電源,常規(guī)水電受到地區(qū)分布的限制,燃氣發(fā)電機則在成本上不具備全面普及的可行性,而隨著風力發(fā)電方興未艾,考慮將風電機組引入到黑啟動方案的制定當中,是一個具有前瞻性的課題。本文基于此,提出將雙饋風力發(fā)電機組作為黑啟動電源,以東北某區(qū)域電網(wǎng)實例,研究風電機組參與的黑啟動方案的可行性,并通過仿真進行驗證分析。首先就東北某區(qū)域電網(wǎng)結(jié)構(gòu)進行解析,在研究分析了該地區(qū)常規(guī)水電黑啟動方案的基礎上,考慮將風電機組作為黑啟動電源,重新規(guī)劃了黑啟動路徑,給出了風電機組黑啟動策略。其次,為了實現(xiàn)黑啟動電源自啟動功能,對雙饋風力發(fā)電機組變流器控制策略進行了研究,改進了雙饋風力發(fā)電機組獨立運行控制系統(tǒng),通過仿真驗證了在風況充足條件下,以該控制方式運行的雙饋風力發(fā)電機組可以不借助外部電源自啟動,并具有一定的調(diào)峰調(diào)頻能力。改進控制方式的風電機組自啟動成功后,由風電機組對220k V高壓輸電線路進行空充,對啟動過程中可能出現(xiàn)的線路過電壓問題進行了仿真校驗。最后,針對廠用負荷的恢復對風電機組黑啟動小系統(tǒng)的影響進行了深入研究。大容量異步電機啟動對啟動初期小系統(tǒng)頻率電壓有很大的沖擊,關系到啟動的成功與否。因此對負荷性質(zhì)、負荷容量、電機啟動順序等因素對系統(tǒng)影響進行了綜合考量,總結(jié)出了適用于風電機組黑啟動的廠用負荷恢復實施原則。仿真結(jié)果表明,在一定條件下,風電場具有實現(xiàn)區(qū)域主網(wǎng)黑啟動的能力。 【關鍵詞】：電力系統(tǒng) 黑啟動 風電 獨立運行 空充特性 異步電機啟動
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TM614;TM732
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-8
• 第1章 緒論8-14
• 1.2 課題背景及研究的目的與意義8-12
• 1.2.1 常規(guī)黑啟動研究綜述9-11
• 1.2.2 微網(wǎng)黑啟動研究綜述11-12
• 1.2.3 風電機組黑啟動研究綜述12
• 1.3 黑啟動的一般過程12-13
• 1.4 本文的主要研究內(nèi)容13-14
• 第2章 風電機組黑啟動策略及黑啟動電源建模14-28
• 2.1 引言14
• 2.2 東北某區(qū)域電網(wǎng)概況14-17
• 2.2.1 某區(qū)域電網(wǎng)現(xiàn)狀14-15
• 2.2.2 區(qū)域電網(wǎng)黑啟動能力評估及黑啟動路徑規(guī)劃15-17
• 2.3 風電機組參與的電力系統(tǒng)黑啟動策略17-20
• 2.3.1 風電機組參與的某區(qū)域電網(wǎng)黑啟動方案策略17-18
• 2.3.2 風電機組參與的某區(qū)域電網(wǎng)黑啟動路徑及方案實施流程18-20
• 2.4 黑啟動電源建模20-26
• 2.4.1 雙饋式異步風力發(fā)電機組的優(yōu)勢20-21
• 2.4.2 發(fā)電機數(shù)學模型21-24
• 2.4.3 風力機模型24-25
• 2.4.4 變頻器模型25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-28
• 第3章 風電機組獨立運行控制及空充輸電線路特性分析28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 雙饋風電機組獨立運行控制策略28-35
• 3.2.1 定子側(cè)變換器的控制策略28-29
• 3.2.2 轉(zhuǎn)子側(cè)變換器的控制策略29-31
• 3.2.3 獨立運行風電機組功率控制31-32
• 3.2.4 雙饋風力發(fā)電機組獨立運行仿真分析32-35
• 3.3 風電場空充長線路特性分析35-39
• 3.3.1 發(fā)電機空充長線路過電壓機理35-36
• 3.3.2 發(fā)電機空充長線路過電壓技術要求36-37
• 3.3.3 風電機組空充長線路特性仿真分析37-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 第4章 廠用負荷啟動對黑啟動初期風電系統(tǒng)的影響41-52
• 4.1 引言41
• 4.2 廠用負荷啟動策略41-43
• 4.3 所有電動機等值為一臺異步電機時頻率電壓校驗分析43-46
• 4.3.1 先投入電動機負荷后投入靜態(tài)負荷43-44
• 4.3.2 先投入靜態(tài)負荷后投入電動機44-45
• 4.3.3 動靜態(tài)負荷投入方案對比45-46
• 4.4 單臺最大容量電動機啟動對系統(tǒng)的影響46-48
• 4.5 異步電機啟動順序?qū)ο到y(tǒng)頻率電壓影響分析48-51
• 4.5.1 按容量由大到小依次投入48-49
• 4.5.2 按容量由小到大依次投入49-50
• 4.5.3 電機投入順序方案對比50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-52
• 結(jié)論52-53
• 參考文獻53-57
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及其它成果57-59
• 致謝59

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