恒速恒频及变速恒频风力发电系统并网动态仿真分析

我国风力发电事业不断发展，百兆瓦级的风电场越来越多。随着风电场规模的不断扩大，风电特性对电网的影响愈加显著，这种大型风电场并网运行将会对系统稳定性造成较大的影响。并且，风电场输出功率的间歇性和波动性，会给系统的电压质量等造成严重的影响，导致局部电网电压水平下降，成为制约风电场发展的重要因素。因此深入研究风电场与电网的相互作用成为进一步开发风电所迫切要求解决的问题。 本文以恒速恒频及变速恒频风力发电系统为研究对象，分析了并网风电场与电网之间的相互影响，并对两种系统的特性及对电网的影响进行了对比分析研究。本文基于Matlab开发编制了风力发电系统并网运行动态仿真程序。所做的主要工作有： (1)建立了异步风力发电系统的动态数学模型：包括风速、风力机、异步发电机以及STATCOM(静止无功发生器)等部分；基于Matlab软件实现了包含风电场的电力系统动态仿真程序；结合某一实际的风电系统，通过仿真的方法分析它随风速变化、故障情况、STATCOM投切等几种情况下的动态特性。 (2)建立了用于仿真分析的双馈风电机组动态数学模型，其中动态数学模型包括双馈电机模型、控制系统模型等。基于Matlab软件实现了包含风电场的电力系统动态仿真程序，仿真模拟了风电场在各种风速扰动下的响应、全部风电机组退出运行等情况对系统所产生的影响。通过分析仿真结果，可以看出系统节点电压将会随着风电场输出功率的变化而波动。 (3)分析对比了恒速恒频及变速恒频风力发电系统的动态特性，以及两种系统对电网的影响，通过分析仿真结果，可以看出后者优越的运行特性。