風電—抽水蓄能水力發(fā)電獨立系統(tǒng)研究

【摘要】：風能具有隨機波動性、間歇性,隨時間、季節(jié)和氣候的變化而變化等特點。作為一種不可調控的電源,風力發(fā)電電能在電網(wǎng)中比重的增加會給電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性和電能質量帶來沖擊。為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,各類電網(wǎng)對接入電網(wǎng)的風電容量都有具體的限制。這一限制是制約風電發(fā)展和造成“棄風”的主要原因之一。為了盡可能提高可再生能源利用的比例,世界各國都開展了積極的研究,尋找提高風電接入比率的新途徑。 在電力系統(tǒng)中增加儲能裝置是平抑風電波動的有效方法。抽水儲能系統(tǒng)由于其在技術經濟性方面的優(yōu)勢,在具備自然條件的地區(qū)自然成為了儲能的首選方案。傳統(tǒng)的抽水儲能在電力系統(tǒng)中主要起削峰填谷的作用,配合風電接入后也可以起到減小風電波動的作用。而本文提出了利用抽水儲能水電站,將風電轉化為常規(guī)水力發(fā)電再接入電力系統(tǒng)的思想,解決海島孤立電網(wǎng)中風電接入比率已達到系統(tǒng)允許極限后,進一步提高系統(tǒng)風能利用率的問題。本文以具體海島數(shù)據(jù)為例,著重對風-水獨立系統(tǒng)的組成、運行方式、運行效益、系統(tǒng)穩(wěn)定性進行了研究。 首先研究了風-水組合作為常規(guī)水電站運行的可行性。在提出的系統(tǒng)總體結構的框架下,通過用當?shù)氐乃?、氣象、水庫、電力系統(tǒng)等數(shù)據(jù),計算分析了三種運行方式下系統(tǒng)的能量轉換效率,論證了系統(tǒng)的可行性； 研究了泵組在波動能源下的高效運行方案,提出了具有較高能量轉換效率的風-水組合和水泵組驅動系統(tǒng)的結構,以及獨立電力系統(tǒng)的接線方式和控制策略；在MATLAB/SIMUlink中搭建了系統(tǒng)的仿真模型,對系統(tǒng)運行的幾種關鍵狀態(tài)(如：系統(tǒng)的啟動、泵的變速運行和切換等)進行了動態(tài)仿真分析,驗證了獨立系統(tǒng)運行的可行性和穩(wěn)定性。 【關鍵詞】：風電 抽水儲能 水力發(fā)電 獨立系統(tǒng) 穩(wěn)定性
【學位授予單位】：東華大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-8
• 目錄8-10
• 第一章 緒論10-14
• 1.1 課題研究的背景與意義10-11
• 1.1.1 風電接入對電力系統(tǒng)帶來的挑戰(zhàn)10
• 1.1.2 提高風電接入率的方法10-11
• 1.1.3 研究的前沿問題11
• 1.2 含風能和抽水儲能獨立電力系統(tǒng)的國內外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本文的研究內容及章節(jié)安排13-14
• 第二章 風-水組合提高風能利用率的接入方式研究14-34
• 2.1 風-水組合獨立系統(tǒng)的結構14
• 2.2 系統(tǒng)主要設備的選型及工作原理14-18
• 2.2.1 泵的類型及負荷特性14-15
• 2.2.2 風機的類型及功率特性15-18
• 2.3 風電-抽水儲能電站接入電力系統(tǒng)方式研究18-20
• 2.3.1 常規(guī)抽水儲能電站運行方式18-19
• 2.3.2 水泵用于平滑風電輸出功率接入方式19
• 2.3.3 風-水組合形成常規(guī)水力發(fā)電接入方式19-20
• 2.4 風-水組合水電站運行方式及可行性研究20-32
• 2.4.1 系統(tǒng)的連接及運行方式20-21
• 2.4.2 可行性仿真分析21-32
• 2.5 不同運行方式的發(fā)電效率分析32
• 2.6 本章小結32-34
• 第三章 風-水組合獨立電力系統(tǒng)的控制研究34-51
• 3.1 水泵與管路系統(tǒng)的工作原理34-38
• 3.1.1 管路系統(tǒng)的特性34-36
• 3.1.2 離心泵的工作原理分析36-38
• 3.2 波動功率下泵的驅動方式研究38-43
• 3.2.1 驅動方式的選擇及設計38-41
• 3.2.2 泵的變速控制41-43
• 3.2.3 風機和泵的配置43
• 3.3 風-水組合獨立電力系統(tǒng)的接線方式設計43-45
• 3.3.1 交流接線方式44
• 3.3.2 直流接線方式44-45
• 3.4 系統(tǒng)的控制策略與控制器45-50
• 3.4.1 系統(tǒng)的控制策略45
• 3.4.2 系統(tǒng)的控制器45-46
• 3.4.3 仿真分析46-50
• 3.5 本章小結50-51
• 第四章 風電-蓄水儲能獨立電力系統(tǒng)的建模51-80
• 4.1 風速模型與仿真實現(xiàn)51-53
• 4.2 風力機模型與仿真實現(xiàn)53-62
• 4.2.1 風力機基本理論53-54
• 4.2.2 風力機運行特性54-57
• 4.2.3 變速風力發(fā)電系統(tǒng)的運行區(qū)域57-59
• 4.2.4 定漿距時風力發(fā)電系統(tǒng)最大風能追蹤機理59-61
• 4.2.5 最大風能捕獲的各種方法及其比較研究61-62
• 4.3 傳動系數(shù)學模型62-63
• 4.4 永磁同步發(fā)電機基于D-Q坐標下的數(shù)學模型63-65
• 4.5 三電平背靠背雙PWM變換器簡述及其模型65-71
• 4.5.1 三電平背靠背雙PWM變換器簡述65-66
• 4.5.2 三電平整流器數(shù)學模型66-68
• 4.5.3 三電平空間矢量PWM的實現(xiàn)68-71
• 4.6 背靠背雙PWM變流器控制策略71-76
• 4.6.1 電機側變流器控制策略71-74
• 4.6.2 負載側變流器控制策略74-76
• 4.7 泵驅動感應電機的數(shù)學模型76-78
• 4.8 水泵的建模78-79
• 4.9 輸電線路及變壓器模型79
• 4.10 本章小結79-80
• 第五章 系統(tǒng)仿真論證80-86
• 5.1 系統(tǒng)的仿真模型80
• 5.2 動態(tài)仿真條件及結果分析80-85
• 5.2.1 系統(tǒng)的啟動80-83
• 5.2.2 泵的變速運行和切換83-85
• 5.3 本章小結85-86
• 第六章 總結與展望86-89
• 6.1 總結86-88
• 6.2 展望88-89
• 參考文獻89-97
• 致謝97-98
• 攻讀碩士學位期間參加的項目和發(fā)表的論文98
• 1. 攻讀碩士學位期間參加的項目98
• 2. 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文98
• 3. 攻讀碩士學位期間申請的專利和軟件著作登記權98

您可以在本站搜索以下學術論文文獻來了解更多相關內容

大規(guī)模儲能技術對風電規(guī)?；l(fā)展舉足輕重    李建林;

獨立電源起動/發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及特點    顧春雷,胡育文

儲能電池接入獨立電源系統(tǒng)的研究    李明;蔡旭;曹云峰;李征;

微網(wǎng)技術應用與分析    李鵬;張玲;王偉;楊希磊;趙義術;

考慮峰谷電價的風電-抽水蓄能聯(lián)合系統(tǒng)能量轉化效益研究    李強;袁越;李振杰;王偉勝;魯華永;

新型離網(wǎng)風力發(fā)電機控制系統(tǒng)設計    張華強;李惟衛(wèi);潘麗芝;

一些風力發(fā)電裝置的結構和主要技術參數(shù)    甘軍明;許偉民;趙紅兵;何湘鄂;

基于分布式電源的孤立系統(tǒng)規(guī)劃初探    吳濤濤;趙宏偉;李偉;

儲能型直驅永磁同步風力發(fā)電控制系統(tǒng)    王文亮;葛寶明;畢大強;

基于SVPWM的雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)仿真    劉昭睿;郝娟;王樹一;

微網(wǎng)優(yōu)化運行研究進展與展望    劉文勝;毛曉明;陳志勇;

風電場中抽水蓄能系統(tǒng)容量的優(yōu)化選擇    潘文霞;范永威;朱莉;高阿龍;

風機/同步機混合微電網(wǎng)并網(wǎng)運行研究    李伯陽;趙興勇;韓照亞;王宇;張強;張良;

儲能電池接入獨立電源系統(tǒng)的研究    李明;蔡旭;曹云峰;李征;

基于虛擬DSP模塊的三相三電平逆變器研究    裴雪軍;謝銀銀;康勇;

微網(wǎng)并網(wǎng)時的經濟運行研究    習朋;李鵬;劉金鑫;

孤立系統(tǒng)的風電接入容量及低電壓穿越特性的仿真分析    施剛;蔡旭;程孟增;

含微電網(wǎng)的新型配電網(wǎng)供電可靠性分析    解翔;袁越;李振杰;

有功調頻—無功調壓的間接電流型并網(wǎng)逆變器控制方案    吳云亞;闞加榮;謝少軍;

風電—抽水蓄能聯(lián)合日運行優(yōu)化調度模型    胡澤春;丁華杰;孔濤;

逆變型分布式電源微網(wǎng)的復合式綜合保護初探    陸健;牟龍華;

水電與風電聯(lián)合補償調度研究    王義民;黃強;孫曉懿;

大規(guī)模電池儲能技術的發(fā)展機遇與挑戰(zhàn)    張建興;

微網(wǎng)中統(tǒng)一電能質量調節(jié)器的應用    韓雙;萬健如;王勝;李向偉;

分布式電源的概率建模及其對電力系統(tǒng)的影響    王敏

微電源并網(wǎng)同步檢測與定功率輸出控制技術研究    龔宇雷

大規(guī)模風電并網(wǎng)條件下的電力系統(tǒng)有功功率平衡理論研究    靜鐵巖

基于虛擬技術的農村電力網(wǎng)規(guī)劃方法研究    孟曉芳

基于一種半直驅式風力發(fā)電裝置的整流器研究    王仕韜

含風電場的電力系統(tǒng)可靠性與規(guī)劃問題的研究    吳義純

不同電壓等級城市電力網(wǎng)網(wǎng)架多目標規(guī)劃研究    孔濤

梯級水電站群聯(lián)合優(yōu)化調度及其自動化系統(tǒng)建設    黃小鋒

含分布式電源的配電網(wǎng)事故解列與供電恢復策略研究    張麗

開關磁阻電機的非線性建模及在航空發(fā)動機多場耦合仿真中的應用    陳瓊忠

微電網(wǎng)并網(wǎng)與孤島運行模式切換的研究    王燕廷

微電網(wǎng)綜合控制策略的研究    牟曉春

含風電場的電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性分析    劉小林

基于DSP永磁風力發(fā)電機側變流器的研究    范長寶

風功率預測軟件的開發(fā)及微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)方案設計    黎遠思

分布式發(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)化配置問題研究    陳彩虹

含移動儲能單元的微網(wǎng)控制的研究    何宣虎

含移動儲能單元的微電網(wǎng)繼電保護方案的研究    趙梟梟

風水互補微電網(wǎng)的優(yōu)化運行研究    尚志娟

抽水蓄能、風力和光伏電站群聯(lián)合運行研究    郭偉釗

SVPWM技術研究及其仿真    李現(xiàn)兵;師宇杰;王廣州;劉小寶;

獨立光伏系統(tǒng)中超級電容器蓄電池有源混合儲能方案的研究    唐西勝;齊智平;

幾種變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)控制方案的對比分析    馬洪飛,徐殿國,苗立杰

獨立電源起動/發(fā)電系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀及特點    顧春雷,胡育文

儲能技術及其在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中的應用    程時杰,文勁宇,孫海順

風光復合發(fā)電系統(tǒng)中儲能單元的容量優(yōu)化設計    程苗苗;康龍云;徐大明;孫耀杰;

變速直驅永磁風力發(fā)電機控制系統(tǒng)的研究    吳迪;張建文;

分布式發(fā)電及其對電力系統(tǒng)的影響    梁才浩,段獻忠

基于最佳功率給定的最大風能追蹤控制策略    胡家兵;賀益康;劉其輝;

永磁直驅風電系統(tǒng)低電壓運行特性的分析    胡書舉;李建林;許洪華;

變速恒頻風力發(fā)電系統(tǒng)運行與控制研究    劉其輝

風—水電聯(lián)合優(yōu)化運行研究    范永威

光伏發(fā)電對蓄電池的基本要求及理想儲能方法    孟昭淵;

新能源發(fā)電的儲能技術    葉鋒;

不同風速概率分布參數(shù)下的風力抽水儲能分析    陸俊杰;陳光會;王巨豐;彭宇寧;陳宙平;陳智勇;

聚能-遮風型風力機    曹紫胤;黃典貴;

適合任意風向聚能風力機的數(shù)值模擬    曹紫胤;黃典貴;蔡瑞忠;

聚能-遮蔽式風力機的性能實驗研究    周萬里;曹紫胤;李玉祥;黃典貴;

一種新型聚能-遮蔽型立軸風力機    周萬里;黃典貴;

垂直軸風力機發(fā)展現(xiàn)狀    李文升;

雙轉子電機及其在風力發(fā)電中的應用綜述    朱文娟;楊向宇;

新型聚能-遮蔽升力型立軸風力機    周萬里;黃典貴;徐建中;

義不容辭——探索創(chuàng)造能提高風場風能利用率的中華風車    張財年;

基站風光互補供電系統(tǒng)——設計思路、推廣應用情況    馬勇;

先進儲能技術在天津智能電網(wǎng)建設中的應用前景分析    黃旭;高毅;

我國住宅地板供暖系統(tǒng)節(jié)能前景的展望    張唯毅;李麗群;劉淑娟;

衛(wèi)星/地面綜合移動通信系統(tǒng)的切換策略研究及性能分析    錢宗峰;張更新;

弦-梁耦合系統(tǒng)復雜動力學研究    曹東興;張偉;

智能照明控制系統(tǒng)的使用效果    梅嘉寧;

一種并網(wǎng)型無刷同步風力發(fā)電機及控制特點    孟彥京;陳景文;朱玉國;

風能致熱系統(tǒng)的研究    陳汝剛;趙知辛;王煥然;

火災報警系統(tǒng)與樓宇自控系統(tǒng)的聯(lián)動及其發(fā)展方向    黃錦箭;

風電步入事故高發(fā)期 華能通遼另辟蹊徑應對    本報記者 張磊

歐盟研究網(wǎng)絡計劃提高風能利用率    李楠

華能通遼風電尋求“高地突圍”    記者 李新民

英國獨立系統(tǒng)圈地中國    本報記者　 雷中輝

全永磁懸浮風力發(fā)電機組亮相    記者　 劉曉星

儲能技術：誰能連通供需兩端    本報記者 何曉亮

縮小風機間距    王瑤

首臺全永磁懸浮風力發(fā)電機組亮相亞洲風電展    記者　張建軍

何祚庥：風能提水儲能發(fā)電利國利民    本報記者 李瞧

聯(lián)創(chuàng)：打造風能概念第一股    孫言

電力市場環(huán)境下有功調度與決策機制若干問題的研究    趙建國

直驅永磁同步風力發(fā)電系統(tǒng)功率平滑策略的研究與控制系統(tǒng)設計    胡雪松

Magnus效應作用下的風力機氣動性能及流動控制的數(shù)值研究    莊月晴

變速定槳風力發(fā)電系統(tǒng)控制技術研究    陳杰

雙轉子永磁同步風力發(fā)電機控制系統(tǒng)的研究    肖如晶

風力發(fā)電機組控制策略優(yōu)化與實驗平臺研究    劉軍

新型無刷雙風輪直驅風力發(fā)電機組及其控制技術研究    劉艷萍

變速恒頻永磁直驅與無刷雙饋風力發(fā)電機研究    張岳

濃縮風能裝置流場風切變特性實驗研究    馬廣興

風電—抽水蓄能水力發(fā)電獨立系統(tǒng)研究    錢坤

構成常規(guī)水力發(fā)電的風電—水泵微電網(wǎng)優(yōu)化研究    王夢婷

小型H型垂直軸風力發(fā)電機氣動性能分析    鄭云

基于DSP采集和處理GPS信號的系統(tǒng)設計    鮑裕良

限位排序和單機工件運輸排序的若干結果    陳友軍

垂直軸風力發(fā)電機的建模與變槳距研究    鄭旭陽

基于風洞試驗的垂直軸風機性能研究    張瑞嘉

雙饋風力發(fā)電系統(tǒng)的孤島啟動及運行控制    杜翠

Φ型風力發(fā)電機氣動性能的數(shù)值模擬研究    劉伯聰

基于輕型直流輸電的風電系統(tǒng)控制策略研究    彭喜云