【摘 要】
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近年来,针对全球范围内的能源需求日趋紧张、环境污染日趋加剧的问题,国家大力发展新能源建设,尤其是风力发电系统。目前,陆上风电由于地形、环境的因素,发展逐渐饱和。我国沿海广阔,在近海处拥有丰富的风能资源。海上风电相比陆上风电,平均空气密度高、发电效益好,是国家未来新能源发电重点发展的方向。永磁同步风机以结构简单、功率密度高、运行及维护成本低等优势,仍是国内外学者研究的热点。本文以江苏如东海上风电项目
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近年来,针对全球范围内的能源需求日趋紧张、环境污染日趋加剧的问题,国家大力发展新能源建设,尤其是风力发电系统。目前,陆上风电由于地形、环境的因素,发展逐渐饱和。我国沿海广阔,在近海处拥有丰富的风能资源。海上风电相比陆上风电,平均空气密度高、发电效益好,是国家未来新能源发电重点发展的方向。永磁同步风机以结构简单、功率密度高、运行及维护成本低等优势,仍是国内外学者研究的热点。本文以江苏如东海上风电项目为背景,研究了大型海上风电场的汇集方式和等效建模问题,同时研究了整个风电场低电压穿越问题,并进行了实时仿真验证。开展研究工作如下:第一,建立了海上交流汇集型风电场的等效模型。以实际风电场为参考,分析了交流汇集型风电场的线路结构、主变和主接线形式;研究了海上风电机组集电线路的等值方式,并搭建仿真模型对线路等效前后进行功率对比;研究风电场等效模型的建立方法,针对实际风电场风机汇集方式,提出了单机等值法和多机等值法相结合的双层等效方法;搭建海上交流风电场等效模型与风速等效模型和详细模型对比,验证了该等效方法的正确性和较高的准确性。第二,建立了海上直流汇集型风电场的等效模型。针对交流汇集成本过高、线损较大的问题,研究了风电场以直流汇集的线路结构;对风机的不控整流与全控整流进行仿真对比验证;搭建串-并联型直流汇集的测试模型,验证了风机控制和汇集方式的有效性;并以双层等效方法等效大型直流汇集型海上风电场,验证了直流汇集型风电场损耗小的优越性。第三,搭建海上风电场低电压故障穿越测试模型。研究了风机的低电压穿越技术,分析了Braking Chopper和网侧无功功率补偿的协调控制策略。在海上风电实时仿真系统中,对风机并网点进行电压跌落实验,验证了低压穿越控制策略的有效性。以风机实际控制器搭建半实物仿真测试平台,经过对比试验,验证了半实物仿真更加贴近现场风机的控制效果,提高了实际工程的测试精度。并对海上交流汇集型和直流汇集型风电场等效模型进行低电压故障穿越实验,验证了海上风电场等效模型采用该控制策略的有效性。
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