隨著電力電子技術(shù)的不斷革新,以風力發(fā)電系統(tǒng)為代表的可再生能源技術(shù)得到了快速發(fā)展。現(xiàn)階段,風電場與風電場群已成為我國“十三五”規(guī)劃中清潔能源建設的重要組成部分。然而,由于風力發(fā)電系統(tǒng)融合了大量電力電子裝置,是離散時間、非線性動態(tài)混雜系統(tǒng),傳統(tǒng)的電網(wǎng)仿真模型與分析手段已不再適用于新形勢下的電力系統(tǒng);另外,考慮到風電出力的隨機波動性,風力發(fā)電系統(tǒng)對電網(wǎng)的規(guī)劃、建設與運行帶來了新的技術(shù)挑戰(zhàn)。為開展在高風電滲透率下電力系統(tǒng)動態(tài)特性的研究,首先要對風電機組與風電場的特點具有深入、全面的認識,因此需要建立風電系統(tǒng)各個時間尺度下的數(shù)學模型。目前,電力系統(tǒng)相關部門往往已具備詳實的電網(wǎng)模型數(shù)據(jù),但缺少實用、科學的風電并網(wǎng)模型,難以分析大規(guī)模風電系統(tǒng)并網(wǎng)規(guī)劃、建設和運行等技術(shù)問題,因此亟需有關風電并網(wǎng)模型的構(gòu)建、分析與應用等研究資料。為適應這一趨勢,我國主流的電力系統(tǒng)綜合仿真軟件PSD-BPA陸續(xù)推出了面向系統(tǒng)分析的各類風機暫態(tài)仿真模型。然而,由于現(xiàn)有的應用與討論還集中在舊版本的封裝模型,缺乏對新一代風機模型的機理特性、構(gòu)建方法和分析驗證等研究,影響了當前電力系統(tǒng)規(guī)劃和運行仿真數(shù)據(jù)庫對風電能源的接納進程。本文旨在解決BPA新型風機模型建立、分析與應用方面的問題。首先,通過對BPA核心功能的解讀,論證潮流與暫態(tài)穩(wěn)定計算的關系,提出聚合等值理論的應用方法;同時,聚焦BPA模型的關鍵細節(jié),完成各模塊從物理概念到數(shù)學模型的特性解析;隨后在理論分析的基礎上,以時域仿真為手段對新型風機模型的參數(shù)影響、暫態(tài)特性進行了深入研究,并以此為依據(jù)討論BPA風機模型的搭建法則;最后,對所建風機模型進行了對比驗證與實例應用分析,包括動態(tài)干擾情況下的功率控制特性、與實測數(shù)據(jù)的對比、不同類型的風機暫態(tài)穩(wěn)定性能,并針對風電出力的隨機波動性與當前BPA潮流計算的不足,研發(fā)了一種穩(wěn)定、高效的時序潮流計算策略與實現(xiàn)方案。本文研究內(nèi)容是對BPA風電模型原理與應用的多方面解讀,有助于完善相關部門對該軟件的理解認識,提高風電建模水平。
【學位單位】：上海交通大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TM614
【部分圖文】：

機則沒有變換器模塊；作為介于這兩者之間的一種風機類型，雙饋風機既通過定子與電網(wǎng)直接耦合，同時亦裝備變換器進行解耦控制，具有充足的代表性。BPA 中的風電機組暫態(tài)模型經(jīng)歷了較多變化： 從 4.0 版本開始，BPA 的暫態(tài)穩(wěn)定程序加入了風力發(fā)電機組模型；初始的風機類型僅有固定轉(zhuǎn)速風機（且軸系模型僅為單質(zhì)量塊模型）與 GE 雙饋風機模型[13]； BPA 的 4.15 版本增加了固定轉(zhuǎn)速風機模型的雙質(zhì)量塊軸系模型模擬功能；對原有的 GE 雙饋風電機組模型進行了調(diào)整，增加了 GE 直驅(qū)類型風電機組；除此之外，還增加了風電機組的輸出控制功能[13]； BPA 的 4.23 版本又對風電模型進行了較大的改進和完善，增加了一般形式的雙饋風機（本文又將其稱為“通用雙饋風機模型”）與一般形式的直驅(qū)風機模型，另外還添加了金風風電廠家的直驅(qū)風機模型[14]； BPA 的 5.0 版本再次更新風機模型，將變速風機的運行狀況區(qū)分為正常狀態(tài)與低電壓穿越狀態(tài)，并為變速風機模型加入了低電壓穿越保護模型，另外還添加了多種廠家定制模型[15]。

圖 2-4 華東某風電場的地理接線示意Figure 2-4 Geographical diagram of a wind farm in East China0.69kV0.69kVPCC上海電網(wǎng)35kV230kVPCC35kV230kV聚合等值上海電網(wǎng)Unit 1 Unit 2 Unit 7 Unit 8

圖 2-11 BPA 中的雙質(zhì)量塊軸系模型Figure 2-11 Double-mass shaft model in BPA以根據(jù)該模型得到關于 的歐拉方程，推導軸系（自然）振蕩頻率以數(shù)（阻尼比）：01 1 1 102 2sG W G WD KH H H H 軸系自然振蕩頻率為：01 12oscG WKH H 對阻尼系數(shù)（阻尼比）為：01 122 2sG WDKH H 上計算式中，sD 與 K 均為標幺值，而在 BPA 軸系模型卡（ME 卡）方面其要求填寫的是轉(zhuǎn)動慣量而非慣性時間常數(shù)，另一方面其他需均為有名值，對應計算方法如下：
【參考文獻】

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本文編號：2858870