雙饋風電接入對電力系統穩(wěn)定性影響機理研究.pdf

1、隨著大規(guī)模雙饋風電的并網，雙饋風電給電力系統穩(wěn)定運行帶來的影響愈加突出。與傳統同步機相比，雙饋風機在本征結構和響應特性方面存在顯著差異，給電力系統穩(wěn)定性的認識和分析提出了新的挑戰(zhàn)。揭示雙饋風電對電力系統穩(wěn)定性的影響機理具有重要的理論意義和工程價值。為此，論文建立了計及鎖相環(huán)動態(tài)的雙饋風機動態(tài)模型，分析了鎖相環(huán)對雙饋風機與系統間小干擾穩(wěn)定的關鍵影響，在此基礎上，提出了雙饋風機鎖相環(huán)與同步機動態(tài)的交互作用機理分析方法，并分析了頻率控制對雙饋

2、風機與同步機交互作用的影響，揭示了雙饋風機及其頻率控制對系統小干擾穩(wěn)定的影響機理。同時，針對雙饋風機對暫態(tài)穩(wěn)定的影響，從功角特性的角度揭示了其影響機理。論文主要研究工作和創(chuàng)新成果如下:
　　針對忽略鎖相環(huán)動態(tài)的雙饋風機模型不準確的問題，建立了計及鎖相環(huán)動態(tài)的雙饋風機動態(tài)模型，研究了雙饋風機的多時間尺度動態(tài)及其耦合特性。根據風機軸系與發(fā)電機定轉子磁鏈狀態(tài)變量時間尺度差異大、近似解耦的特性，提出了雙饋風機軸系扭振模式和定轉子磁鏈振蕩模

3、式的降階估計方法，并利用奇異攝動理論驗證了該方法的正確性。
　　基于功角類比、鎖相環(huán)結構與同步機轉子動態(tài)方程，闡明了雙饋風機與系統間的小干擾穩(wěn)定和同步機小干擾功角穩(wěn)定的相似性。通過類比同步機功角概念，定義了雙饋風機功角，分析了它與風機空間電壓矢量的關系;揭示了鎖相環(huán)完全跟蹤與不完全跟蹤情況下雙饋風機的功角變化特性;基于風機鎖相環(huán)動態(tài)方程與同步機轉子運動方程闡明了雙饋風機與同步機小干擾分析模型的相似性，分析了雙饋風機與系統間小干擾模

4、式的影響因素，為雙饋風機對系統小干擾穩(wěn)定影響分析奠定了基礎。
　　分別提出了基于動態(tài)響應和耦合狀態(tài)矩陣的雙饋風機與同步機小干擾互作用機理分析方法。建立了小干擾下雙饋風機鎖相環(huán)輸出與同步機功角互作用的二階常系數非齊次微分方程，提出了基于響應的雙饋風機與同步機小干擾互作用的機理分析方法，該方法從動態(tài)響應互作用的角度揭示了風機鎖相環(huán)輸出動態(tài)與同步機功角動態(tài)的互作用機理;建立了小干擾下包含鎖相環(huán)輸出與同步機功角動態(tài)的線性狀態(tài)空間方程，根據

5、耦合項的強弱，并結合攝動法，分別給出了弱耦合和強耦合情況下的模式確定方法，從狀態(tài)矩陣耦合項的角度揭示了雙饋風機鎖相環(huán)動態(tài)與同步機功角動態(tài)的互作用影響機理。
　　采用轉矩分析和狀態(tài)矩陣分析方法，分別揭示了單機和多機系統中雙饋風機頻率控制對系統小干擾穩(wěn)定的影響機理。推導了風電接入點頻率與系統同步機頻率間的關系。進而，針對擴展單機無窮大系統/兩機系統，采用轉矩分析法研究了雙饋風機下垂控制和虛擬慣量控制參數、風機接入位置和同步機慣性時間系