風電場集中并網(wǎng)無功電壓協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、在當今環(huán)境日益惡化、能源日益短缺、用電量日益增加的背景下，風能作為一種環(huán)境友好型的可再生能源越來越受重視。從國內(nèi)外風力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展狀況來看，風機的裝機容量呈顯逐年遞增的趨勢，顯示了持續(xù)和快速增長的勢頭。然而，風電場集中并網(wǎng)給電網(wǎng)帶來了很多的挑戰(zhàn)，無功電壓的控制就是其中之一。引起電壓波動的根本原因是風功率的波動性。風能資源的波動性和隨機性，風電場中時間尺度不同的無功電壓調(diào)節(jié)裝置具有不同的響應特性，加大了無功電壓控制的難度。本文根據(jù)此背景

2、，展開了風電場集中并網(wǎng)無功電壓控制的研究。
　　首先，對風速模型、空氣動力學模型進行了建模分析。研究了三種常用的風機類型，包括鼠籠式定速異步風機、雙饋式變速風機和永磁式直驅(qū)同步風機。建立了鼠籠式定速異步風機的等值電路圖，對其無功功率和極端電壓、有功功率等關(guān)系進行了推導;研究了雙饋式變速風機的矢量控制策略，對其無功率的極限進行了推導。分別研究了定速異步風機并網(wǎng)、雙饋式風機定電壓并網(wǎng)以及恒功率因素并網(wǎng)對電網(wǎng)電壓產(chǎn)生的影響。此外，研究了

3、風電場中經(jīng)常使用的幾種無功電壓調(diào)節(jié)設備的性能:包括聯(lián)電容器組、靜止同步補器、償靜止無功補償器和有載調(diào)壓變壓器。
　　其次對多目標優(yōu)化問題以及多目標粒子群算法進行了研究和分析，提出了基于自適應網(wǎng)格和扇形的多目標粒子群算法(G-F MOPSO)，給出了該算法原理以及算法流程，提出了自適應網(wǎng)格和扇形對外部存檔規(guī)模進行限制以及對全局最優(yōu)粒子和個體最優(yōu)粒子進行選取，同時改進了粒子群更新公式。最后運用多目標的測試函數(shù)對G-F MOPSO進行測

4、試，該算法在和ACG MOPSO對比時表現(xiàn)出良好的性能。
　　最后，根據(jù)上述的研究基礎，構(gòu)建了風電場集中并網(wǎng)無功電壓的控制模式。針對風電場級別的控制，提出了風電場兩層多階段的無功電壓控制模型，其計及了風功率不確定性和多時間尺度調(diào)壓設備的響特性。建立了多目標問題模型，采用G-F MOPSO進行求解，應用層次分析法從Pareto的最優(yōu)解中選擇決策方案。運用多風電場并網(wǎng)典型拓撲圖驗證了本文提出的模型能夠有效的抑制風速波動產(chǎn)生的電壓波動，