【摘要】：在可持續(xù)發(fā)展的能源戰(zhàn)略下,風能作為可再生清潔能源得到大力發(fā)展。大量的風電機組并入電網(wǎng),意味著未來電力系統(tǒng)中原有的部分常規(guī)發(fā)電機退出運行,系統(tǒng)頻率的調(diào)節(jié)能力受到影響。因此,如何提高風電系統(tǒng)自身的調(diào)頻能力,使其像常規(guī)發(fā)電機一樣能夠為電網(wǎng)提供調(diào)頻輔助成為研究的熱點。本文首先對雙饋風力發(fā)電機(Doubly-Fed Induction Generator,DFIG)以及包含超級電容與蓄電池的混合儲能系統(tǒng)(Hybrid Energy Storage System,HESS)進行建模。深入分析了雙饋風力發(fā)電機各模塊的數(shù)學模型,研究了其最大功率點追蹤(the Maximum Power Point Tracking,MPPT)原理,以及轉(zhuǎn)子側(cè)變流器和網(wǎng)側(cè)變流器的解耦控制方法;同時,研究了蓄電池與超級電容的數(shù)學模型,并采用恒功率充放電控制儲能單元,為后續(xù)的研究工作的開展奠定了基礎(chǔ)。其次對雙饋風力發(fā)電機與儲能單元的調(diào)頻方法進行研究。研究了風電滲透率對電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)的影響,采用虛擬慣性控制及槳距角控制方法使雙饋風電機參與調(diào)頻,通過仿真驗證了虛擬慣性控制參與系統(tǒng)調(diào)頻的有效性,并分析了虛擬慣性環(huán)節(jié)的控制參數(shù)對風電機調(diào)頻的影響;對儲能單元提出采用P-f下垂控制參與系統(tǒng)調(diào)頻的策略,通過仿真表明了儲能單元參與調(diào)頻的有效性。最后針對雙饋風力發(fā)電機與儲能單元調(diào)頻特性提出了全風速下風儲聯(lián)合的調(diào)頻控制策略。首先分析了雙饋風電機在不同風速下采用虛擬慣性調(diào)頻的有功出力,并設(shè)計了高風速下采用虛擬慣性控制與槳距角控制的組合調(diào)頻控制方法,對儲能系統(tǒng)提出優(yōu)先采用超級電容參與調(diào)頻的控制策略,然后根據(jù)風速的不同以及頻率偏差的正負采用不同的風儲調(diào)頻組合,仿真結(jié)果表明所提出的全風速調(diào)頻策略是有效的。
【圖文】：

課題研究背景風力發(fā)展及應(yīng)用現(xiàn)狀著世界資源的短缺、化石能源的衰竭，可再生能源因其清潔、綠色、及可再生的特點受到世界各國能源市場的關(guān)注，其中風能作為一個發(fā)為成熟的新型能源，近年來裝機容量增長十分迅速，在可再生能源市重要地位[1]。力發(fā)電技術(shù)是現(xiàn)代發(fā)展較為成熟的可再生清潔能源發(fā)電技術(shù)，世界最發(fā)電機可追溯到 19 世紀末，在 20 世紀 90 年代丹麥建造了一臺小功率機[2]，但當時所建造的風力發(fā)電機的容量以及風能利用率都較小。自此電技術(shù)開始發(fā)展。據(jù)全球風能理事會發(fā)布的《2016 年全球風電裝機統(tǒng)計》中的數(shù)據(jù)顯示至 2016 年全球的風電裝機容量如圖 1.1 所示[3]。

圖 1.2 2000-2016 年中國風電裝機容量上圖可看出我國風電機的裝機總量從 2008 開始迅速發(fā)展，，從 2000 年年我國新增的風機容量一直處于正比增長狀態(tài)，近幾年的新增裝機容量，2011 年、2013 年、2016 年我國風機新增裝機容量都位居世界第一，國的風力發(fā)電已占據(jù)國際重要地位。根據(jù) 2008 提出的規(guī)劃，預(yù)計在 20風電網(wǎng)基地要具備的總裝機容量達到 1.38 億 kW[4]。由此可看出風電在力市場中將持續(xù)發(fā)展，但同時風電并網(wǎng)所帶來的問題也需要逐步解決。前，根據(jù)功率調(diào)節(jié)方式的不同，風力機可分為三種類型，分別為：定、變槳距、主動失速[5]。定槳距失速風力機與其他兩種類型的風力機不槳葉迎風角是固定的，即當風速發(fā)生改變時，迎風角仍是固定的，當風額定風速時，需要依靠槳葉的氣動特性自動失速，從而降低風電機的輸功率，這導致風能不能夠很好的利用。變槳距風力機槳葉的迎風角都可風速的變化，當風速未達到額定風速時，將葉片保持在最佳攻的位置，取最大風能，當風速超過額定風速時，通過減小葉片攻角來減小輸出的
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TM614

【參考文獻】

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本文編號：2703200