考慮大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定性研究

【摘要】：大規(guī)模新能源的并網(wǎng)將大量不確定性問(wèn)題引入電力系統(tǒng)。在處理電力系統(tǒng)的不確定性問(wèn)題時(shí),傳統(tǒng)的確定性分析方法無(wú)法對(duì)系統(tǒng)實(shí)際情況進(jìn)行全面的反映與評(píng)估。因此,人們結(jié)合概率統(tǒng)計(jì)理論,提出了不確定性分析方法。該方法在分析電力系統(tǒng)概率潮流與概率穩(wěn)定性問(wèn)題時(shí)得到良好的效果。隨著風(fēng)電技術(shù)的飛速發(fā)展,單臺(tái)風(fēng)機(jī)的容量以及電力系統(tǒng)中的風(fēng)電滲透率與日俱增,使得風(fēng)力發(fā)電成為電力系統(tǒng)中的新型不確定性源。對(duì)于含大型雙饋風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)而言,風(fēng)功率作為系統(tǒng)的輸入隨機(jī)變量,其變動(dòng)范圍較大。分析小干擾概率穩(wěn)定的傳統(tǒng)解析算法,由于其自身算法的缺陷,精度難以滿足實(shí)際需求。因此,亟需一種新的適用于含大規(guī)模風(fēng)電的電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定分析的算法。針對(duì)含大規(guī)模雙饋風(fēng)場(chǎng)的電力系統(tǒng),本文首先建立適用于小干擾穩(wěn)定分析的雙饋感應(yīng)風(fēng)機(jī)動(dòng)態(tài)模型。然后采用加權(quán)聚合法建立大型雙饋風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)模型。最終結(jié)合電力系統(tǒng)其余元件動(dòng)態(tài)模型,合成適用于小干擾穩(wěn)定分析的含大型雙饋風(fēng)場(chǎng)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型。為描述風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)功率的隨機(jī)性,本文首先采用線性最小二乘法建立風(fēng)速概率模型；結(jié)合實(shí)際歷史風(fēng)速數(shù)據(jù)與風(fēng)電轉(zhuǎn)換函數(shù),得到風(fēng)功率樣本?；陲L(fēng)功率樣本,采用Levenberg-Marquardt算法擬合風(fēng)電場(chǎng)出力概率密度函數(shù)；將得到的結(jié)果與風(fēng)功率概率密度函數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式對(duì)比,通過(guò)精確性指標(biāo)判別最優(yōu)解。最終建立風(fēng)電場(chǎng)隨機(jī)出力模型。為分析含有大規(guī)模雙饋風(fēng)場(chǎng)并網(wǎng)的電力系統(tǒng)的小干擾概率穩(wěn)定性,本文提出半不變量多點(diǎn)線性化算法。風(fēng)功率的波動(dòng)會(huì)引發(fā)系統(tǒng)平衡點(diǎn)的漂移,本文首先將這一隨機(jī)源引入所建立的系統(tǒng)狀態(tài)方程的初始狀態(tài)中,并基于所建立的風(fēng)電場(chǎng)隨機(jī)出力模型求解風(fēng)功率半不變量；接著引入多點(diǎn)線性化算法,分段求解風(fēng)功率與系統(tǒng)機(jī)電振蕩模式特征根的線性關(guān)系。最終得到系統(tǒng)機(jī)電振蕩模式特征根的半不變量,并計(jì)算其概率分布函數(shù)。最后,結(jié)合IEEE標(biāo)準(zhǔn)4機(jī)11節(jié)點(diǎn)算例驗(yàn)證所提出算法的精確性。并基于所提出的新算法,分析含大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定性。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)力發(fā)電 雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī) 小干擾概率穩(wěn)定性 平衡點(diǎn)漂移 多點(diǎn)線性化 半不變量
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TM614;TM712
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-14
• 1.1 研究背景及選題意義10
• 1.2 含大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)的電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定分析概述10-11
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.4 本文主要工作13-14
• 第2章 含風(fēng)電場(chǎng)的電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型的建立14-27
• 2.1 概述14-15
• 2.2 風(fēng)電機(jī)組機(jī)械系統(tǒng)模型15-17
• 2.2.1 風(fēng)機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)模型15-16
• 2.2.2 傳動(dòng)軸模型16-17
• 2.2.3 槳距角控制模型17
• 2.3 雙饋型感應(yīng)電機(jī)模型17-23
• 2.3.1 雙饋感應(yīng)電機(jī)狀態(tài)方程17-19
• 2.3.2 變頻器模型19-20
• 2.3.3 轉(zhuǎn)子側(cè)控制器模型20-21
• 2.3.4 電網(wǎng)側(cè)控制器模型21-22
• 2.3.5 適用于小干擾穩(wěn)定分析的DFIG簡(jiǎn)化動(dòng)態(tài)模型22-23
• 2.4 風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值模型23-25
• 2.4.1 風(fēng)電機(jī)組參數(shù)等值23-24
• 2.4.2 集電系統(tǒng)參數(shù)等值24-25
• 2.5 電力系統(tǒng)其余元件模型25-26
• 2.6 本章小結(jié)26-27
• 第3章 風(fēng)電場(chǎng)隨機(jī)出力模型的建立27-34
• 3.1 概述27
• 3.2 風(fēng)速隨機(jī)模型27-29
• 3.2.1 風(fēng)速概率分布27-28
• 3.2.2 風(fēng)速概率分布參數(shù)估計(jì)28-29
• 3.3 風(fēng)電場(chǎng)隨機(jī)出力模型29-31
• 3.3.1 風(fēng)功率概率密度函數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式29
• 3.3.2 基于Levenberg-Marquardt算法的參數(shù)估計(jì)29-31
• 3.3.3 擬合精確度評(píng)價(jià)指標(biāo)31
• 3.4 算例分析31-33
• 3.4.1 風(fēng)速概率分布函數(shù)參數(shù)估計(jì)與風(fēng)功率樣本的生成31-32
• 3.4.2 風(fēng)功率概率密度函數(shù)的生成32-33
• 3.5 本章小結(jié)33-34
• 第4章 基于半不變量單點(diǎn)線性化算法的電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定性分析34-45
• 4.1 概述34-35
• 4.2 電力系統(tǒng)確定性小干擾穩(wěn)定分析方法35-36
• 4.3 蒙特卡洛算法在電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定分析中的應(yīng)用36-38
• 4.3.1 電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定的概念36
• 4.3.2 基于蒙特卡羅法的電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定分析步驟36-37
• 4.3.3 評(píng)估指標(biāo)37-38
• 4.4 算例分析38-44
• 4.4.1 半不變量單點(diǎn)線性化算法的計(jì)算過(guò)程38-40
• 4.4.2 半不變量單點(diǎn)線性化算法的精確性分析40-44
• 4.5 本章小結(jié)44-45
• 第5章 基于半不變量多點(diǎn)線性化算法的電力系統(tǒng)小干擾概率穩(wěn)定性分析45-58
• 5.1 概述45
• 5.2 多點(diǎn)線性化算法的數(shù)學(xué)機(jī)理45-47
• 5.3 半不變量多點(diǎn)線性化法的計(jì)算流程47-48
• 5.3.1 多點(diǎn)線性化條件下系統(tǒng)特征根半不變量的求取47-48
• 5.3.2 半不變量多點(diǎn)線性化算法的計(jì)算步驟48
• 5.4 半不變量多點(diǎn)線性化算法的精度分析48-54
• 5.4.1 多點(diǎn)線性化算法精度驗(yàn)證48-50
• 5.4.2 風(fēng)電滲透率對(duì)多點(diǎn)線性化算法精度的影響50-52
• 5.4.3 風(fēng)電并網(wǎng)位置對(duì)多點(diǎn)線性化算法精度的影響52-54
• 5.5 算例分析54-57
• 5.6 本章小結(jié)57-58
• 第6章 總結(jié)與展望58-60
• 參考文獻(xiàn)60-63
• 附錄63-67
• A 標(biāo)準(zhǔn)4機(jī)2區(qū)域測(cè)試系統(tǒng)63-65
• A.1 線路參數(shù)63
• A.2 潮流參數(shù)63-64
• A.3 動(dòng)態(tài)參數(shù)64
• A.4 機(jī)電模式64-65
• B 1.5MW雙饋感應(yīng)風(fēng)機(jī)參數(shù)65-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文67-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作68-69
• 致謝69

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