大规模风电并网的小干扰稳定性分析

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1、分类号学号M201271294学校代码10487密级硕士学位论文大规模风电并网的小干扰稳定性分析学位申请人：蔡润雨学科专业：电气工程指导教师：李妍副教授答辩日期：2015年5月16日AThesisSubmittedinPartialofFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringAStudyonSmallSignalStabilityofLarge-scaleWindPowerIntegrationCandidate:CaiRunyuMajor:Electric

2、alEngineeringSupervisor:AssociateProf.LiYanHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay16,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年

3、月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要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

4、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

5、用阻尼比不能完整描述系统的振荡衰减特征，并基于DIgSILENT/PowerFactory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

6、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。关键词：风电场等值；小干扰稳定性；特征值分析；振荡衰减参数I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththeincreaseofdevelopmenteffortsofwindsources,windpowerhasgotmuchattentionasanewtypeofcleanenergy.ThetransmissiongridinChinastridesacrossalongdistanceandhasaheavy

7、loadwhichleadstothesecurityproblemsofsmallsignalstabilityexisted.Withtheintegrationoflargescalewindfarmstothegrid,thecomplexityoftheproblemswoulddefinitelybeincreased.Asaresult,thestudyofsmallsignalstabilityoflarge-scalewindpowersystemconnectedtothegridhasimportanttheoret

8、icalandpracticalsignificance.Thispaperanalyzestherelationshipbothbetweenregionalandwindspeed,and