基于灵敏度分析法的风力发电系统电压稳定性研究

【摘要】风力发电作为目前技术最为成熟的一种可再生能源的利用形式,近些年来得到迅猛发展。但由于风力的随机性、间隙性和不稳定性,风电场输出功率是动态变化的,这对风电并网运行造成了一定局限,成为阻碍风电场大规模投入的重要因素。同时,风电场在向系统输送有功功率的同时还会吸收大量的无功,而电压稳定性与无功功率关系密切,因此大型风电场的接入会对系统的电压稳定性产生一定的影响。本文主要研究了基于灵敏度分析法的风力发电系统的电压稳定性,主要工作内容如下：基于连续潮流算法(CPF)进行裕度灵敏度分析,提出利用系统临界点附近的正切向量,并结合右特征向量与右奇异向量推导出电压稳定指标,此指标可用于描述影响系统稳定性的关键因素。通过对传输裕度预估计算,得出负荷裕度关于励磁系统参数、网络参数以负荷参数灵敏度的计算,并将其应用到判断系统敏感节点、选取最合适无功补偿位置以及负荷增长对电压稳定性影响的研究之中。分析了集成双馈异步风电机组通过不同输电线路接入不同母线时对电力系统的影响,并利用IEEE-39节点测试系统将结果和以前的工作进行比较。比较结果表明,风力发电机组通过输电线路接入不同母线会导致现有同步发电机的动态响应速度发生延迟,而这些延迟又会反过来影响母线电压幅值。研究结果同时说明利用不同的接入电压接入风机时对于基本情况下的系统并没有显著的影响。对具有随机性与间歇性的风力发电机进行建模,并将其用于与系统负荷裕度相关的电压稳定裕度的测量。为了模拟负荷增长时风能注入随机性与间歇性的不断变化特性,提出利用风速的Weibull分布来模拟随机风速的特性。引入异步风力发电机的转差作为一个新的状态变量,从而可以表述出包含此状态变量的新的功率平衡方程式。利用平均机电能量转换与风机机械功率之间的平衡来体现风能随机性与间歇性的不确定性。在非线性控制领域,研究平衡点的随机性与风力发电不确定性之间的关系,并利用新的功率方程表达式的雅克比矩阵推导出基于风机终端母线电压的灵敏度指标和考虑风速随机性与间歇性的电压稳定灵敏度指标,此指标通过转差作用考虑了风速的随机性和间歇性。此外,对于不同风速分布下关于负荷的概率稳定裕度也利用提出的CPF和MonteCarlo方法进行了研究。
【作者】蒋拯；
【导师】张晓英；
【作者基本信息】兰州理工大学，电力电子与电力传动，2014，硕士
【关键词】电压稳定性；灵敏度分析；裕度灵敏度；传输裕度估计；Weibull分布；连续潮流；

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