【摘 要】
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随着全球经济持续发展和人民生活水平的不断提高,对能源的需求急剧增长,而化石能源储量有限并且不可再生,能源危机和环境问题日益严重,这在很大程度上推动了可再生能源的开发和利用。近年来风能成为最具大规模开发潜力和商业价值的可再生能源,风力发电技术在新一轮能源革命中将发挥重要作用。但是风电是通过大量电力电子器件并入电力系统的,这使得系统在发生小扰动时,风电对电网所表现出的动态特性与同步机存在较大差异,并且
【基金项目】
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国家自然科学基金资助,项目名称:提高电力系统暂态稳定性的大型风电场低电压穿越技术研究（项目批准号:51477115）；
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随着全球经济持续发展和人民生活水平的不断提高,对能源的需求急剧增长,而化石能源储量有限并且不可再生,能源危机和环境问题日益严重,这在很大程度上推动了可再生能源的开发和利用。近年来风能成为最具大规模开发潜力和商业价值的可再生能源,风力发电技术在新一轮能源革命中将发挥重要作用。但是风电是通过大量电力电子器件并入电力系统的,这使得系统在发生小扰动时,风电对电网所表现出的动态特性与同步机存在较大差异,并且随着大规模风电高渗透率并入电力系统,电网的小干扰功角稳定性必然受到较大影响,因此开展风电场接入对电力系统小干扰稳定性的影响及改善方法研究具有重要意义。本文在双馈风机（DFIG）的拓扑结构和运行原理的基础上,深入分析了双馈风机接入对电力系统功角稳定性的影响途径,提出一种分析双馈风电场接入对电力系统小干扰稳定性影响的新方法。该方法利用双馈风机的等效接地导纳模型,对含风电场的电力系统的节点电压方程进行修正和收缩处理,将风电场接入信息反映到系统各同步机之间的电气联系中,推导出同步机电磁功率改变量与风电场接入的关联关系,并将风电场对系统的影响量化为系统状态矩阵的改变,进而基于特征根分析法将风电场接入与系统的小干扰稳定性联系起来,为风电场接入对系统小干扰稳定性影响的量化分析提供了新途径。仿真分析了不同风电接入比例下系统的小干扰功角稳定性,验证了本文所提分析方法的有效性。考虑到双馈风电场接入对电力系统的小干扰稳定性有一定影响,因此有必要进一步探求相关的改善措施。本文利用风电场并网点配备的补偿装置,提出一种双馈风机与超导储能（SMES）协调控制策略以改善电力系统的小干扰稳定性。该方法充分利用了超导储能四象限快速、灵活调节功率的优势,改善风电场并网点的功率输出特性,使得风电场并网点的输出功率能为系统的小干扰动态过程提供正阻尼,以达到提高电力系统小干扰稳定性的目的。在MATLAB/SIMULINK仿真平台搭建了含双馈风机和超导储能的模型,仿真验证了本文所提的DFIGSMES联合控制策略的有效性。
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