含風電場電網的低頻振蕩研究.pdf

1、當今世界，傳統(tǒng)的化石能源已逐漸面臨枯竭，可再生能源的開發(fā)和利用已經成為未來全球能源技術發(fā)展方向之一。風電在可再生能源中占據著重要地位，目前已在全世界范圍內被廣泛采用。大規(guī)模風電集中并網將對電力系統(tǒng)的低頻振蕩特性造成影響。一方面，風速的隨機波動特性可能造成風機的強迫功率振蕩，進一步導致系統(tǒng)的強迫功率振蕩；另一方面，風機的引入會改變系統(tǒng)阻尼特性，且與其運行方式，接入地點和滲透率有關。因此，研究風電集中接入電網的低頻強迫振蕩與小擾動振蕩是十分

2、必要的，這可為日后風電系統(tǒng)低頻振蕩的預防與控制提供重要的理論基礎。
　　本文首先建立了7階雙饋風機模型（Doubly Fed Induction Generator，DFIG），其主要包含風力機模型，雙質量塊軸系模型，槳距角及其控制系統(tǒng)模型以及感應異步電機模型與轉子側變頻器控制系統(tǒng)模型。并由此推出全風況條件下兩種含風電的單機無窮大系統(tǒng)小信號分析模型，通過特征值及參與因子分析得出DFIG系統(tǒng)存在高低兩種不同頻率的低頻振蕩模態(tài)，此兩種

3、模態(tài)分別由軸系和槳距角控制系統(tǒng)引起，且前者阻尼較大，后者阻尼較小。
　　其次，本文基于Matlab/Simulink仿真，比較了DFIG phasor模型和discrete模型仿真結果的異同，發(fā)現discrete模型更能準確地反映DFIG動態(tài)特性。而后采用discrete模型，在全風況條件下實現了DFIG單機無窮大系統(tǒng)強迫振蕩與小擾動振蕩時域仿真，且仿真結果與理論分析相一致。
　　最后建立了含風電的多機系統(tǒng)線性化狀態(tài)方程。通

4、過特征值分析與時域仿真發(fā)現，DFIG會在系統(tǒng)中引入與自身強相關且具有良好阻尼的振蕩模態(tài)。對于由風速波動引起的強迫振蕩，系統(tǒng)中各處振蕩頻率相同，但DFIG對原系統(tǒng)振蕩模態(tài)的影響隨陣風頻率變化而存在差異。對于小擾動振蕩，當風機替代同步機為系統(tǒng)供電后，與被替代同步機強相關的振蕩模態(tài)幾乎消失，而與其他機組強相關的振蕩模態(tài)幾乎不變；風機接入聯絡節(jié)點或直接饋入負荷節(jié)點后，對系統(tǒng)原有的振蕩模態(tài)也影響甚微，不過還是會起到一定改善效果。上述結果亦驗證了本