【摘 要】
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随着我国新能源发电的大力发展,电力系统逐步发展成新能源高占比和电力电子装置高占比的“双高”电力系统。相互作用是存在于多机电力系统的固有机制,随着电网强度不断下降,多装备间的联系变得更加紧密。传统电力系统动态分析中虽然涵盖了相互作用影响,但相互作用物理机制和规律性的研究没有受到应有重视。当电力系统由同步机主导向电力电子并网装备主导转化后,系统同步机制发生了根本性地改变,系统动态特性也有了新的特征,多
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随着我国新能源发电的大力发展,电力系统逐步发展成新能源高占比和电力电子装置高占比的“双高”电力系统。相互作用是存在于多机电力系统的固有机制,随着电网强度不断下降,多装备间的联系变得更加紧密。传统电力系统动态分析中虽然涵盖了相互作用影响,但相互作用物理机制和规律性的研究没有受到应有重视。当电力系统由同步机主导向电力电子并网装备主导转化后,系统同步机制发生了根本性地改变,系统动态特性也有了新的特征,多装备间的相互作用现象凸显,且机制不明,给电力系统的暂态过程分析带来了严峻挑战。本文以直驱风机为例,从装备内部控制环节着手,基于设备和网络功率内电势幅频演化机理,探索了直驱风机内电势的形成机制,并进一步探索了多机多尺度相互作用机制。提出了联合多尺度模型,以及基于环节激励响应关系的暂态过程分析方法,并结合时域仿真示范多尺度相互作用现象,初步探索了不同因素对相互作用程度的影响,为“双高”背景下的多装备大系统暂态分析提供了参考。具体研究内容分为以下几个方面:(1)介绍了直驱风机的常规控制环节,并根据控制环节背后储能元件大小和动作快慢的不同,分成了电流尺度、直流电压尺度和转子转速尺度三个尺度。说明了在暂态过程中直驱风机的多尺度序贯动作特征,并说明了并网装备控制环节与电力系统动态相互作用的关系。(2)基于设备和网络功率内电势幅频演化机理,总结出直驱风机内电势“功率并行、状态串行”的形成机制,并由此将多尺度相互作用分解为同一装备不同尺度间的串行相互作用和不同装备同一尺度间的并行相互作用,并提出了联合多尺度模型的思路。(3)提出基于环节激励响应关系的暂态过程分析方法。从并网装备特性相较于同步机的变化出发,说明基于环节激励响应研究暂态过程的必要性。并以直驱风机为例,说明了联合多尺度模型下环节激励响应关系的内涵,并解释了基于环节研究暂态过程与研究相互作用的关系,最后从环节激励响应关系分析了多尺度环节相互作用的方式。(4)以两直驱风机并网系统为例,通过数值仿真验证了直驱风机内电势的多尺度特征,并示范了串并行相互作用现象,最后通过仿真对比初步探索了不同因素对串并行相互作用程度的影响。
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