隨著能源、環(huán)境問題的日益嚴(yán)峻,大力發(fā)展清潔、可再生的新能源已成為世界各國的共識。然而,以風(fēng)電、光伏為代表的新能源發(fā)電具有間歇性、隨機(jī)性,其在電網(wǎng)中滲透率的逐步升高將會對系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運行帶來深遠(yuǎn)影響。尤其是,零慣量的光伏發(fā)電并網(wǎng)會對系統(tǒng)的低頻振蕩穩(wěn)定性造成影響。本文以大規(guī)模光伏發(fā)電接入多機(jī)電力系統(tǒng)為對象,較為全面地研究了大規(guī)模光伏并網(wǎng)對系統(tǒng)低頻振蕩穩(wěn)定性的影響。在此基礎(chǔ)上,提出了光伏發(fā)電參與抑制系統(tǒng)低頻振蕩的廣域阻尼控制方案。主要研究內(nèi)容如下:1)建立了光伏接入多機(jī)電力系統(tǒng)的線性化分析模型。綜合考慮包括光伏陣列、逆變器及其控制模塊在內(nèi)的并網(wǎng)光伏電站動態(tài)模型,結(jié)合同步發(fā)電機(jī)、電力網(wǎng)絡(luò)的數(shù)學(xué)模型,經(jīng)過詳細(xì)坐標(biāo)變換、線性化變換過程,推導(dǎo)并建立了含光伏電站的多機(jī)電力系統(tǒng)狀態(tài)方程及其線性化模型。2)考慮系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量改變和轉(zhuǎn)動慣量保持不變兩種典型光伏并網(wǎng)場景,研究不同并網(wǎng)點及不同滲透率光伏并網(wǎng)對于系統(tǒng)振蕩模式的影響。以四機(jī)兩區(qū)域系統(tǒng)為分析算例,對其線性化模型進(jìn)行模式分析,并結(jié)合Prony分析法驗證結(jié)果的正確性。通過多場景的分析,得到結(jié)論:光伏并網(wǎng)不會產(chǎn)生新的低頻振蕩模式;在上述兩種場景下,光伏并網(wǎng)對系統(tǒng)振蕩模式存在不同程度的影響,與并網(wǎng)點位置、并網(wǎng)容量有關(guān);此外,采用靈敏度分析法驗證了旋轉(zhuǎn)慣量不變情況下光伏并網(wǎng)對于區(qū)間低頻振蕩模式的影響。最后,通過仿真計算分析了電力系統(tǒng)穩(wěn)定器(Power system stabilizer,PSS)對于系統(tǒng)振蕩的阻尼作用以及光伏入網(wǎng)輸送距離對系統(tǒng)阻尼特性的影響。3)提出了基于無功調(diào)制的光伏廣域阻尼控制器(Wide-area damping controller,WADC)設(shè)計方案。與目前的有功調(diào)制方案不同,無功調(diào)制不需要光伏電站降出力運行。在WADC反饋信號的選擇方面,綜合考慮反饋信號的可控/可觀性、控制代價,提出利用兩步法選擇總體性能最優(yōu)者作為控制器輸入信號。在系統(tǒng)建模方面,利用基于偽隨機(jī)信號的相關(guān)辨識法得到系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù),避免了復(fù)雜電網(wǎng)中精確線性化建模的困難。在控制器設(shè)計方面,分別提出了基于極點配置和多目標(biāo)魯棒控制的控制器設(shè)計方法。最后,在DIgSILENT/PowerFactory軟件平臺中搭建含大型光伏電站的四機(jī)兩區(qū)域系統(tǒng),仿真結(jié)果表明:所設(shè)計的附加控制器能夠顯著改善系統(tǒng)區(qū)間模式的阻尼特性。與極點配置法相比,所設(shè)計的多目標(biāo)控制器魯棒性能更好,在不同擾動形式下均具有較好的阻尼效果。
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TM712

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2214599