大型光伏電站參與抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩控制策略研究

【摘要】：日益增大的光伏并網(wǎng)容量和光伏發(fā)電比重可能會(huì)對電力系統(tǒng)的低頻振蕩特性產(chǎn)生不良影響,大型光伏電站應(yīng)該具備參與抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的能力。本文以大型光伏電站并入單機(jī)無窮大系統(tǒng)為研究對象,在建立應(yīng)用于低頻振蕩分析的系統(tǒng)模型基礎(chǔ)上,研究分析大型光伏電站對電力系統(tǒng)低頻振蕩特性的影響,進(jìn)而提出大型光伏電站參與抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的控制策略。主要研究內(nèi)容包括:(1)在考慮光伏電池輸出特性、最大功率跟蹤(MPPT)動(dòng)態(tài)特性以及功率控制特性基礎(chǔ)上分別建立了基于單位功率因數(shù)PQ模式、基于比例控制PV模式以及基于比例積分控制PV模式并網(wǎng)的大型光伏電站模型,同時(shí)結(jié)合同步發(fā)電機(jī)模型、PSS模型、輸電線Π形等值電路最終建立應(yīng)用于低頻振蕩分析的大型光伏電站并入單機(jī)無窮大系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型。(2)基于特征根分析方法,以含PSS同步發(fā)電機(jī)+不含PSS同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)為參照對象,分別研究大型光伏電站替代不含PSS的同步發(fā)電機(jī)、大型光伏電站替代含PSS的同步發(fā)電機(jī)、大型光伏電站改變系統(tǒng)潮流分布以及大型光伏電站不同并網(wǎng)控制特性對電力系統(tǒng)低頻振蕩特性的影響。理論分析與仿真驗(yàn)證結(jié)果表明:大型光伏電站替代不含PSS的同步發(fā)電機(jī)將會(huì)減小系統(tǒng)低頻振蕩的阻尼,大型光伏電站替代含PSS的同步發(fā)電機(jī)將會(huì)顯著減少系統(tǒng)低頻振蕩的阻尼;大型光伏電站并網(wǎng)容量增大、輸電距離延長以及公共連接點(diǎn)位置越靠近同步發(fā)電機(jī)時(shí)均會(huì)減少系統(tǒng)低頻振蕩模式的阻尼,大型光伏電站采用基于比例積分控制PV模式并網(wǎng)比基于比例控制PV模式和基于單位功率因數(shù)PQ模式并網(wǎng)具有更大的低頻振蕩阻尼。本文進(jìn)一步指出:在某些條件下,大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)存在低頻振蕩失穩(wěn)解列的風(fēng)險(xiǎn),大型光伏電站有必要采用合適的控制策略參與抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩。(3)在分析電力系統(tǒng)低頻振蕩特性的基礎(chǔ)上,參考PSS類控制器設(shè)計(jì)大型光伏電站抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的控制策略:提出采用廣域輸電線路有功微分信號(hào)調(diào)節(jié)大型光伏電站最大有功輸出的自適應(yīng)阻尼控制策略,該控制策略能夠盡可能多的輸出有功并且確保光伏電站低頻振蕩抑制模式與最大功率跟蹤模式之間的平滑切換。同時(shí),考慮到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對無功調(diào)壓能力的要求,大型光伏電站無功控制采用現(xiàn)有光伏系統(tǒng)無功調(diào)壓的控制方法,進(jìn)而形成大型光伏電站的功率控制策略。理論分析和仿真結(jié)果驗(yàn)證大型光伏電站有功阻尼控制策略能夠顯著提高系統(tǒng)抑制低頻振蕩的能力,保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。 【關(guān)鍵詞】：大型光伏電站 低頻振蕩 阻尼 有功控制
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM615
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 課題研究的背景與意義8-9
• 1.2 電力系統(tǒng)低頻振蕩概述9-11
• 1.2.1 低頻振蕩機(jī)理9-10
• 1.2.2 低頻振蕩分類10
• 1.2.3 低頻振蕩分析方法10-11
• 1.3 本課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3.1 系統(tǒng)建模11
• 1.3.2 大型光伏電站對電力系統(tǒng)低頻振蕩特性的影響11-12
• 1.3.3 大型光伏電站抑制低頻振蕩的研究12-13
• 1.4 論文主要工作13-14
• 2 大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)建模14-25
• 2.1 大型光伏電站建模15-20
• 2.1.1 單臺(tái)光伏逆變器有功參考建模16-18
• 2.1.2 單臺(tái)光伏逆變器無功參考建模18-19
• 2.1.3 大型光伏電站并網(wǎng)電流建模19-20
• 2.2 同步發(fā)電機(jī)建模20-22
• 2.2.1 同步發(fā)電機(jī)模型20
• 2.2.2 自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)器（AVR）模型20-21
• 2.2.3 電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）模型21-22
• 2.3 輸電網(wǎng)絡(luò)建模22-24
• 2.4 本章小結(jié)24-25
• 3 大型光伏電站對電力系統(tǒng)低頻振蕩特性影響研究25-42
• 3.1 特征根分析方法25-26
• 3.2 含PSS同步發(fā)電機(jī)+不含PSS同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)26-30
• 3.2.1 特征根分析26-28
• 3.2.2 仿真驗(yàn)證28-30
• 3.3 大型光伏電站+含PSS的同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)30-32
• 3.3.1 特征根分析30-32
• 3.3.2 仿真驗(yàn)證32
• 3.4 大型光伏電站+不含PSS的同步發(fā)電機(jī)系統(tǒng)32-34
• 3.4.1 特征根分析33-34
• 3.4.2 仿真驗(yàn)證34
• 3.5 并網(wǎng)工況不同的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)34-38
• 3.5.1 特征根分析35-36
• 3.5.2 仿真驗(yàn)證36-38
• 3.6 控制特性不同的大型光伏并網(wǎng)系統(tǒng)38-40
• 3.6.1 特征根分析38-39
• 3.6.2 仿真驗(yàn)證39-40
• 3.7 本章小結(jié)40-42
• 4 大型光伏電站抑制低頻振蕩控制策略研究42-55
• 4.1 抑制低頻振蕩的理論基礎(chǔ)42-44
• 4.1.1 低頻振蕩機(jī)理定性分析42
• 4.1.2 線路輸送功率的振蕩特性分析42-43
• 4.1.3 同步發(fā)電機(jī)功角振蕩特性分析43-44
• 4.2 大型光伏電站抑制低頻振蕩的控制策略44-48
• 4.2.1 控制器輸入信號(hào)選擇45
• 4.2.2 基于振蕩頻率自適應(yīng)的比例控制參數(shù)K設(shè)計(jì)45-46
• 4.2.3 大型光伏電站阻尼功率限幅46-47
• 4.2.4 大型光伏電站抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩的有功控制策略47
• 4.2.5 大型光伏電站無功控制策略47-48
• 4.3 特征根分析48-51
• 4.4 仿真驗(yàn)證51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 5 總結(jié)與展望55-57
• 致謝57-58
• 參考文獻(xiàn)58-63
• 附錄63
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文63
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間申請的專利63
• C. 作者在攻讀學(xué)位期間參與的科研項(xiàng)目63

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