风力发电系统并网稳定性研究

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近年来,风力发电技术发展迅速,风能已成为新能源发电中最便宜的能源,风力发电装机容量占电力需求的比例在不断上升。但是,大量风力发电并网,也使系统的稳定性受到挑战。特别是当电网发生瞬时故障时,电压突降,风电机组输出的电磁功率输出将会下降,但轴上输入的机械功率并未发生变化,风电机组将由于不平衡转矩而加速。故障清除后,如果没有足够的电磁功率平衡轴上注入的机械功率,功率剩余将导致发电机进一步加速并消耗更多的无功功率,使电压进一步下降,风力发电机不能够在故障后恢复,不得不被保护装置切除。此时在风能占较大比例的电网中,大量风电机组脱网将导致系统失去大量电源,威胁系统的稳定性。因此,对风电场接入电力系统稳定性问题的机理研究和技术分析对风力发电的广泛应用具有重要意义。  本文针对目前已经取得广泛应用的恒速恒频异步风电机组和变速恒频双馈风电机组,从不同类型风电机组的稳态特性、无功电压特性和动态特性入手,分析了不同类型机组接入电网对电压稳定的影响机理,研究了变速风电机组不同控制策略对风电场暂态电压稳定的影响,提出了风电场接入电网电压稳定的分析方法。但是,在分析研究的过程中,所采用的模型简化程度较高,针对每台风力发电机的最大功率追踪、实时控制参数和功率特性等方面的详细建模,以及对多台、多类型风电机组的各种等值方法的优化,将作为今后研究的重点。
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