【摘要】：隨著電力系統(tǒng)中風電滲透率的日益提高,風電機組對電力系統(tǒng)動態(tài)過程的影響逐漸顯現(xiàn),系統(tǒng)電力電子化特征凸顯,動態(tài)穩(wěn)定問題愈加復雜。為了系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行,電網運行機構根據風電發(fā)展的實際情況分階段修訂了風電機組并網導則以要求風電承擔相應的責任,當前的風電機組并網導則要求風電機組具有暫態(tài)控制,下一代并網導則將要求風電機組具有慣量控制。在高風電滲透率的電力系統(tǒng)中,風電機組在不同控制及參數(shù)下的機電尺度動態(tài)特性已經逐漸成為影響系統(tǒng)機電動態(tài)過程的關鍵因素。因此,對高風電滲透率下電力系統(tǒng)的機電動態(tài)穩(wěn)定問題進行深入研究具有重要的現(xiàn)實意義與理論價值。目前的研究仍主要依賴數(shù)學化和結構化的思路對風電機組進行機電時間尺度建模,這樣得到的模型可以很方便地應用于系統(tǒng)穩(wěn)定問題的數(shù)值仿真研究或特征值分析中,但缺乏對風電機組機電尺度動態(tài)特性的物理化和一般化抽象,對系統(tǒng)動態(tài)過程的機理性認識不足。本文以附加慣量控制和暫態(tài)控制的雙饋風電機組為研究對象,基于幅相運動方程建模方法對其物理化地建模,深入分析認識了其機電尺度小擾動特性和暫態(tài)特性,進而分析了雙饋風電機組與同步機的動態(tài)相互作用,從而加深了雙饋風電機組機電尺度特性對高風電滲透率下電力系統(tǒng)小擾動穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定影響機理的理解。主要內容分為以下幾個方面:(1)區(qū)別于目前對裝備數(shù)學化、結構化的建模方式,引入了物理化、一般化的幅相運動方程建模方法,建立了附加慣量控制和暫態(tài)控制的雙饋風電機組機電尺度幅相運動方程暫態(tài)模型和幅相運動方程小擾動模型。(2)應用雙饋風電機組幅相運動方程小擾動模型,提出了從表征有功功率變化激勵與內電勢相位響應動態(tài)關系和無功功率變化激勵與內電勢幅值響應動態(tài)關系的開環(huán)傳遞函數(shù)角度分析雙饋風電機組機電時間尺度小擾動特性的思路,深入認識了慣量控制、電壓控制等因素變化對雙饋風電機組慣量特性、阻尼特性和無功功率激勵-內電勢幅值響應小擾動特性的影響機制。(3)提出了應用雙饋風電機組幅相運動方程小擾動模型和自穩(wěn)性/致穩(wěn)性概念分析同步機與風電機組動態(tài)相互作用的物理化思路,基于伯德圖和轉矩法從同步機同步功率/阻尼功率變化角度解釋了雙饋風電機組控制參數(shù)變化時其機電時間尺度小擾動特性對同步機低頻振蕩的影響機理。(4)應用電網淺度故障條件下雙饋風電機組的幅相運動方程暫態(tài)模型分析了慣量控制下雙饋風電機組機電尺度暫態(tài)特性及其對系統(tǒng)機電暫態(tài)穩(wěn)定的影響。提出了從時域響應特性角度研究裝備暫態(tài)特性的思路,即將裝備模型看作“灰箱”,通過在輸入側施加大擾動進而觀察輸出側的時域響應和內部儲能元件狀態(tài)的時域響應來研究裝備的暫態(tài)特性�；趯\度故障時雙饋風電機組慣量特性和無功功率激勵-內電勢幅值響應暫態(tài)特性的深入認識,分析了風電機組和同步機在故障期間的相互作用受風電機組暫態(tài)特性的影響機制,進而解釋了淺度故障時雙饋風電機組暫態(tài)特性對同步機一擺穩(wěn)定性的影響規(guī)律。(5)應用電網深度故障條件下雙饋風電機組的幅相運動方程暫態(tài)模型分析了暫態(tài)控制下雙饋風電機組機電尺度暫態(tài)特性及其對系統(tǒng)機電暫態(tài)穩(wěn)定的影響。提出了從慣量特性和無功功率激勵-內電勢幅值響應暫態(tài)特性的一般化角度認識暫態(tài)控制下雙饋風電機組暫態(tài)特性的思路,并分析了風電機組暫態(tài)特性對同步機一擺穩(wěn)定性影響的主導因素受風電機組接入電網電氣距離變化的影響規(guī)律。
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM315

【參考文獻】

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本文編號：2703602