大规模风电并网的小干扰稳定性分析

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随着对风力资源开发力度的加大,风电作为一种新型的清洁能源受到了极大的重视。我国的输电网络地域上距离较远,负荷较重,本身存在一定小干扰稳定性的安全隐患,而大规模风电场接入大电网势必会增加问题的复杂性,因此对大规模风电并网的小干扰稳定性问题的研究是具有重要的理论和实际意义。本文从定性的角度分析了地域和风电场内风机台数与风速的关系,并以风机台数为变量将风电场的风速等值为复合波模型,建立风电场的等值风速模型。而后在模块化分解双馈型风电机组数学模型的基础上,以各个模块为单位将风电场等值为单台风电机组。其次,本文以小干扰稳定性研究的特征值分析法为基础,详细分析了阻尼比等各个参量所表征的物理意义,指出在振荡频率较低时,使用阻尼比不能完整描述系统的振荡衰减特征,并基于DIgSILENT/Power Factory平台进行了仿真分析,研究了各个振荡模式所表达的含义,对存在安全隐患最大的区域间振荡模式进行了详细的分析,验证了现有分析方法存在的问题。最后,本文基于特征值分析法提出了振荡衰减参数的定义,并以此为主要判据对与等值风机模型相关性较强的振荡模式进行了具体的分析。仿真结果表明,风电场的接入会引入一种相对稳定的本地振荡模式,且风速的波动及风机旋转轴刚性系数的增加会导致该振荡模式的稳定性小幅下降;风电渗透率的增加会导致各个振荡模式稳定性的下降,尤其对于区域间振荡模式,极易产生安全隐患。采用本文所提出的振荡衰减参数作为风电并网的小干扰稳定性指标能更好描述风电的小干扰稳定特征。
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