论文部分内容阅读
随着风电并网的比例不断增加,分析风力发电对电力系统的影响也变得越来越重要。针对双馈型风电场并网中亟须解决的低电压穿越问题,需要建立合理的风电场等值模型。为此,本文基于双馈风电场内部风电机组crowbar电路特性研究风电场的等值方法,深入研究双馈风电场暂态并网特性。具体包括以下几个方面的工作：(1)分析了双馈风力发电机组中双馈发电机、风轮机轴系和空气动力学的工作机理,给出了转子侧和网侧变流器控制系统框图。研究了双馈发电机的暂态特性,利用发电机模型和转子侧变流器控制系统模型推导出了转子电流在电网故障时电压跌落期间的表达式。进一步分析了双馈风电机组crowbar电路的结构和特性。(2)提出了风电场双机等值方法。通过潮流计算和故障短路计算得到风机组的机端正常运行电压和故障跌落电压；求解各风机的转子在电网短路故障时的电流,确定需要投入crowbar的风电机组数量,将风电场的风机分为含投入crowbar和不投入crowbar两组；分别利用容量加权法求解各组参数,将风电场等值为两台风电机组。双机等值模型考虑了独立风电机组运行状态和电网故障时投入crowbar的不同情况,能够反映在故障期间风电场内部的变化。(3)通过算例求解WSCC系统接入50MW风电场的双机等值模型。利用求解的双机等值模型进行了并网仿真分析,并与风电场单机等值模型进行了对比分析。验证了在电网故障期间双机模型考虑了部分风电机组的crowbar动作引起的风电场的特性变化,能够更准确地反映风电场的电压跌落以及有功功率和无功功率的缺额。利用双机等值模型分析了双馈风电场并网的暂态电压稳定性,得出双馈风电接入系统后电压失稳主要由并网点附近的电动机负荷失速引起。(4)在分析了常用的提高双馈型风电场低电压穿越能力措施的基础上,通过仿真在风电场中加入静止同步补偿器(STATCOM),分析了风电场的低电压穿越特点,利用这种快速无功补偿装置增加了风电场在故障期间的无功功率输出,提高了风电场的低电压穿越能力。基于crowbar的风电场双机等值的方法能够考虑风电场内部的风电机组特性,更加准确地反映了风电场在电网故障时的变化情况,适用于双馈风电场的暂态并网分析,同时对于风电场低压穿越研究具有重要的理论意义和实用价值。