適用于系統(tǒng)分析的風(fēng)電與光伏降階模型研究

【摘要】：隨著風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電裝機(jī)容量的不斷增大,新能源并網(wǎng)研究成為當(dāng)前關(guān)注的熱點(diǎn),而開發(fā)適合系統(tǒng)分析用風(fēng)電和光伏模型是開展這些研究的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。因此,本文對(duì)風(fēng)電模型降階方法、標(biāo)準(zhǔn)化模型、模型衍變機(jī)理、光伏降階模型及光伏接入系統(tǒng)分析進(jìn)行了深入研究。本文首先系統(tǒng)地論述了雙饋風(fēng)電機(jī)組模型的降階方法,主要針對(duì)發(fā)電機(jī)、變流器模型進(jìn)行降階,對(duì)于發(fā)電機(jī)模型,詳細(xì)分析了由電磁全階模型到電磁簡(jiǎn)化模型最后到機(jī)電暫態(tài)模型的衍變過(guò)程。通過(guò)機(jī)理建模的方法,針對(duì)風(fēng)電模型中動(dòng)態(tài)響應(yīng)最快、計(jì)算最耗時(shí)的發(fā)電機(jī)和變流器部分進(jìn)行重點(diǎn)分析,忽略發(fā)電機(jī)定子磁鏈暫態(tài)過(guò)程、逆變器開關(guān)動(dòng)作和逆變器內(nèi)環(huán)控制等快速動(dòng)態(tài)過(guò)程的影響,對(duì)關(guān)鍵部分進(jìn)行了降階處理,通過(guò)詳細(xì)的理論推導(dǎo),得到適用于系統(tǒng)分析的雙饋風(fēng)電機(jī)組通用降階模型。最后,在風(fēng)速擾動(dòng)和電網(wǎng)故障兩種情況下將降階模型與電磁全階模型進(jìn)行仿真對(duì)比。跟蹤了國(guó)際化學(xué)術(shù)組織對(duì)風(fēng)電模型的研究進(jìn)展,分析了通用型風(fēng)電模型的發(fā)展與衍變,對(duì)WECC第一版、WECC第二版和IEC三種風(fēng)電標(biāo)準(zhǔn)化模型進(jìn)行了詳細(xì)比較,包括模型的主要結(jié)構(gòu)差異與參數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系。并對(duì)三種標(biāo)準(zhǔn)化模型進(jìn)行對(duì)比分析。對(duì)于光伏模型降階,通過(guò)詳細(xì)的理論推導(dǎo),簡(jiǎn)化光伏電磁模型中較為耗時(shí)的元件——逆變器,將其簡(jiǎn)化為一階慣性環(huán)節(jié),此外考慮其控制特性,基于注入功率法建立了適用于系統(tǒng)分析的光伏降階模型,包括光伏電池模塊、逆變器控制模塊、MPPT控制模塊、并網(wǎng)模塊和保護(hù)模塊,并給出了光伏發(fā)電系統(tǒng)各個(gè)模塊之間的變量傳遞關(guān)系。通過(guò)光伏電站接入實(shí)際電網(wǎng)驗(yàn)證了所建的光伏降階模型的正確性。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電 雙饋 光伏 降階模型 系統(tǒng)分析
【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
【分類號(hào)】：TM61
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-15
• 1.1 課題研究背景9-12
• 1.1.1 風(fēng)電與光伏發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)9-11
• 1.1.2 風(fēng)電與光伏模型存在問題11-12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-14
• 1.2.1 風(fēng)電降階模型研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 光伏降階模型研究現(xiàn)狀13-14
• 1.3 本文的主要工作14-15
• 第2章 風(fēng)電與光伏全階模型15-28
• 2.1 風(fēng)電全階模型15-25
• 2.1.1 空氣動(dòng)力學(xué)模型15-16
• 2.1.2 軸系模型16-18
• 2.1.3 發(fā)電機(jī)模型18-20
• 2.1.4 變流器模型20-21
• 2.1.5 控制模型21-25
• 2.2 光伏全階模型25-27
• 2.3 本章小結(jié)27-28
• 第3章 風(fēng)電模型降階理論與方法28-46
• 3.1 風(fēng)電模型主要環(huán)節(jié)的降階思路28-33
• 3.1.1 發(fā)電機(jī)模型28-29
• 3.1.2 軸系模型29-30
• 3.1.3 變流器及其控制模型30-32
• 3.1.4 風(fēng)力機(jī)控制模型32-33
• 3.2 雙饋風(fēng)電模型降階機(jī)理和衍變過(guò)程分析33-41
• 3.2.1 發(fā)電機(jī)和變流器模型降階33-40
• 3.2.2 風(fēng)力機(jī)控制部分模型40
• 3.2.3 完整的雙饋風(fēng)電機(jī)組降階模型40-41
• 3.3 仿真驗(yàn)證41-45
• 3.3.1 階躍風(fēng)速下仿真對(duì)比42-43
• 3.3.2 電網(wǎng)故障下的仿真43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 三種國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)電模型對(duì)比46-64
• 4.1 風(fēng)電模型通用化概述46-47
• 4.2 標(biāo)準(zhǔn)化模型發(fā)展與對(duì)比47-63
• 4.2.1 WECC第一版風(fēng)機(jī)模型47-50
• 4.2.2 WECC第二版風(fēng)機(jī)模型50-56
• 4.2.3 IEC風(fēng)機(jī)模型56-61
• 4.2.4 三類模型的對(duì)比總結(jié)61-63
• 4.3 本章小結(jié)63-64
• 第5章 光伏降階模型64-75
• 5.1 模型降階原理64-67
• 5.1.1 總體結(jié)構(gòu)64
• 5.1.2 各模塊原理64-67
• 5.2 光伏電站接入實(shí)際電網(wǎng)分析67-74
• 5.2.1 日照擾動(dòng)情況下的暫態(tài)穩(wěn)定分析67-70
• 5.2.2 電網(wǎng)故障情況下的暫態(tài)穩(wěn)定分析70-74
• 5.3 本章小結(jié)74-75
• 第6章 結(jié)論及展望75-77
• 6.1 論文工作總結(jié)75
• 6.2 后續(xù)工作展望75-77
• 參考文獻(xiàn)77-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果81-82
• 致謝82

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