風(fēng)電接入系統(tǒng)模型及其可信容量評估

【摘要】：隨著科技的進步和經(jīng)濟的發(fā)展,人類對電力供應(yīng)的需求日益擴大,同時也帶來了常規(guī)能源的短缺和溫室效應(yīng)的惡化,因此,在全世界范圍內(nèi)掀起了對新能源發(fā)電技術(shù)進行開發(fā)和利用的熱潮,而風(fēng)能成為較早得到開發(fā)的能源類型。由于風(fēng)能的間歇性和隨機性,風(fēng)電對電力系統(tǒng)的發(fā)電貢獻不能簡單地以其裝機容量來表征,因此對風(fēng)力發(fā)電效益的討論以可信容量為衡量標(biāo)準(zhǔn),在此過程中,可靠性分析是可信容量計算的重要組成部分。作為這一研究中貫穿始末的環(huán)節(jié),風(fēng)電接入問題的數(shù)學(xué)、機械及電氣模型都需要先后建立,在運算速度和精確度上適度平衡,以便完成后續(xù)的研究。 本文首先對風(fēng)力發(fā)電的一些基本模型進行了介紹,如風(fēng)速模型、風(fēng)力機的空氣動力學(xué)模型、機組內(nèi)部的機電模型、風(fēng)電場內(nèi)的尾流效應(yīng)模型以及可以應(yīng)用于可靠性分析的機組停運模型等進行了簡要的介紹,作為后文的理論基礎(chǔ)。其次,以風(fēng)電場的聚合集總模型為著力點,從潮流追蹤領(lǐng)域引入損耗分配的理論,通過推導(dǎo)和計算,提出一種通過損耗分配原理實現(xiàn)了聚合模型內(nèi)部損耗精確到每一個機組的分配方式,由此可以得到更有說服力的等值阻抗模型,與此同時也首次提出串聯(lián)模型的計算方法。應(yīng)用對聚合誤差較為敏感的simulink軟件對模型進行仿真,對單一機組聚合模型以及串、并聯(lián)化聚合模型各自的特性進行了觀察和對比,旨在為風(fēng)電場大規(guī)模接入的仿真和建模領(lǐng)域提供更多的可選方案,以便為后人研究尋找最優(yōu)模型。之后,介紹了風(fēng)電可靠性及可信容量的一般計算方法,簡要介紹了序貫和非序貫蒙特卡洛模擬法,將聚合理論應(yīng)用于可靠性分析之中,提出了聚合機組概率性出力的選擇模式。最后,通過編寫MATLAB程序,對IEEE RTS24節(jié)點標(biāo)準(zhǔn)模型進行了計及風(fēng)電接入并插入聚合過程的可靠性計算,并通過等值轉(zhuǎn)換求出可信容量,以不同條件下的可信容量進行比較。 本文首次將損耗分配理論應(yīng)用于風(fēng)電場建模領(lǐng)域,首次提出了可供實驗階段使用的串聯(lián)模型理論,將以尾流效應(yīng)為劃分標(biāo)準(zhǔn)的聚合理論應(yīng)用于可靠性分析領(lǐng)域,為科研人員今后的研究提供了理論參考。 【關(guān)鍵詞】：風(fēng)電接入 聚合理論 可靠性分析 可信容量
【學(xué)位授予單位】：華北電力大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-20
• 1.1 課題背景及研究意義11-12
• 1.2 國內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的主要動態(tài)12-16
• 1.2.1 國內(nèi)風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢12-14
• 1.2.2 國外風(fēng)力發(fā)電發(fā)展現(xiàn)狀14-16
• 1.3 風(fēng)電入網(wǎng)建模的研究現(xiàn)狀16
• 1.4 風(fēng)電場可信容量的研究現(xiàn)狀16-19
• 1.4.1 風(fēng)電場選址及發(fā)電能力評估17-18
• 1.4.2 風(fēng)電機組的選擇和布局問題18-19
• 1.4.2.0 尾流效應(yīng)18
• 1.4.2.1 風(fēng)電機組的優(yōu)化選擇18
• 1.4.2.2 風(fēng)電機組的優(yōu)化布置18-19
• 1.5 本文主要工作19-20
• 第2章 風(fēng)電接入的基本理論及模型20-34
• 2.1 含風(fēng)電機組的系統(tǒng)概述20-22
• 2.2 風(fēng)速及風(fēng)功率的數(shù)學(xué)模型22-24
• 2.2.1 風(fēng)速模型22
• 2.2.2 風(fēng)功率特性22-24
• 2.3 風(fēng)力發(fā)電機組模型24-29
• 2.3.1 風(fēng)力發(fā)電機組電氣模型25-26
• 2.3.2 風(fēng)力機的空氣動力學(xué)模型26-28
• 2.3.3 風(fēng)電機組停運模型28-29
• 2.4 風(fēng)電場尾流效應(yīng)模型29-32
• 2.5 本章小結(jié)32-34
• 第3章 基于機組聚合理論的風(fēng)電場建模34-52
• 3.1 機組聚合等值的必要性34
• 3.2 機組聚合等值的基本思路34-36
• 3.2.1 機組聚合概念34-35
• 3.2.2 風(fēng)電機組內(nèi)阻抗和變壓器等參數(shù)的等值35-36
• 3.3 風(fēng)電場內(nèi)部線路阻抗的等值36-38
• 3.3.1 現(xiàn)有的等值阻抗計算方法36-37
• 3.3.2 網(wǎng)損的分配方法37-38
• 3.4 損耗分配方法在風(fēng)電場分析中的應(yīng)用38-44
• 3.4.1 損耗分配方法的適用性38-40
• 3.4.2 聚合模型等值阻抗的計算方法40-44
• 3.4.2.1 單一線路的損耗分量分析40-41
• 3.4.2.2 損耗分量的全網(wǎng)絡(luò)分析41-44
• 3.4.3 串聯(lián)化聚合模型的阻抗確定44
• 3.5 算例與仿真驗證44-50
• 3.5.1 仿真條件及相關(guān)參數(shù)44-49
• 3.5.2 仿真結(jié)果分析49-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第4章 基于聚合理論的風(fēng)電場可信容量評估52-70
• 4.1 風(fēng)電的可信容量概念52
• 4.2 含風(fēng)電場的電力系統(tǒng)可靠性分析52-55
• 4.2.1 可靠性的基本概念52-53
• 4.2.2 可靠性計算指標(biāo)53-54
• 4.2.3 可靠性分析的基本方法概述54-55
• 4.3 應(yīng)用解析法評估系統(tǒng)可靠性55-57
• 4.3.1 解析法計算原理55-56
• 4.3.2 系統(tǒng)可靠性基本計算公式56-57
• 4.3.3 利用解析法進行發(fā)輸電系統(tǒng)可靠性評估流程57
• 4.4 使用序貫和非序貫蒙特卡洛模擬算法的可靠性分析57-60
• 4.4.1 非序貫蒙特卡洛模擬法57-58
• 4.4.2 序貫蒙特卡洛模擬法58-60
• 4.5 聚合理論于可靠性分析的應(yīng)用60-62
• 4.6 算例分析62-68
• 4.6.1 IEEE RTS 24節(jié)點系統(tǒng)參數(shù)62-66
• 4.6.2 不同條件下風(fēng)電機組接入對可信容量的影響66-68
• 4.7 本章小結(jié)68-70
• 第5章 結(jié)論與展望70-72
• 5.1 結(jié)論70-71
• 5.2 展望71-72
• 參考文獻72-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果77-78
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的科研工作78-79
• 致謝79

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