儲能型永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行控制研究.pdf

1、風力發(fā)電是可再生能源發(fā)電中解決當前世界環(huán)境污染和能源危機問題最有效途徑之一，也是最具有大規(guī)模開發(fā)條件和商業(yè)化前景的發(fā)電方式，越來越受到世界各國的重視。由于風速具有隨機波動性，因此風力發(fā)電并網(wǎng)功率波動很大，這對電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性及經濟性帶來負面影響。目前，新的電網(wǎng)規(guī)則均要求并網(wǎng)風電機組具有一定的低電壓穿越能力，當電網(wǎng)發(fā)生嚴重短路故障時，并網(wǎng)風電機組能夠不脫網(wǎng)運行，同時可以向電網(wǎng)提供一定的無功功率。隨著我國GW級風電場的建設，風電規(guī)模的不斷增

2、大以及風電的電網(wǎng)穿透率不斷上升，風電場輸出功率的波動性給電網(wǎng)運行帶來的不利影響亟待解決。本文以臺達電力電子科教發(fā)展計劃基金和電力系統(tǒng)國家重點實驗室項目“儲能型永磁直驅風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行控制研究”為課題背景，基于永磁直驅風電機組，主要研究了應用電池儲能提高機組的低電壓穿越能力和平滑風力發(fā)電輸出功率，以有效改善大規(guī)模并網(wǎng)風電場的電能質量和穩(wěn)定性。
　　 首先，根據(jù)永磁直驅風電機組的工作原理，提出了雙PWM變流器的控制策略，設計了三

3、相電壓軟件鎖相環(huán)SPLL，并通過仿真驗證了風能最大功率跟蹤控制、SPLL、SVPWM控制算法和雙PWM變流器控制策略的正確性和有效性。
　　 其次，分析了VRB具有的特點，并根據(jù)VRB工作原理，搭建了其等效電路模型，通過仿真驗證了其良好的充放電特性。分別對在機組直流側增加卸荷電阻和儲能電池兩種提高機組低電壓穿越能力的方法進行了分析和系統(tǒng)建模，并通過仿真驗證了這兩種控制策略的正確性。搭建了在風電場出口處集中配置VRB儲能系統(tǒng)平滑風

4、電場輸出功率的仿真模型，并通過仿真驗證了所提出儲能系統(tǒng)變流器控制策略的正確性和有效性。
　　 最后，對儲能系統(tǒng)進行了硬件和軟件設計，搭建了應用電池儲能平滑風電輸出功率的小功率系統(tǒng)硬件實驗平臺，實驗結果驗證了應用電池儲能夠快速吞吐風力發(fā)電輸出功率，有效平滑風力發(fā)電輸出功率，以及所提出控制策略的正確性和有效性。
　　 本文所做的研究工作，為永磁直驅同步風力發(fā)電機組提高低電壓穿越能力和提高并網(wǎng)風電場的電能質量和穩(wěn)定性提供了一定