风光储接入对电力系统稳定性的影响分析

由于风力和光伏发电的随机性强、波动性明显,随着其并网装机容量不断增加,给电力系统的稳定性带来了更多的挑战。在此背景下,本文对单独风电并网、风光互补发电、风光储联合发电系统并网等常见并网类型对电力系统的稳定性影响问题进行了深入的研究。本论文得到山西省煤基重点科技攻关项目“大规模间歇式新能源并网技术开发”的支持。具体研究内容如下:分析了恒速异步风电机组、双馈风电机组两种风机的动态模型,包括风力机、传动系统、异步发电机及变流器模型;分析了光伏发电系统动态模型,包括光伏电池模型和控制系统框架;分析了储能系统的动态模型,包括蓄电池模型和控制系统框架。探讨了风电并网时,不同种类风机及其渗透率对电力系统的小干扰稳定性及暂态稳定性的影响,并在PSAT软件中搭建了恒速异步风电机组、双馈风电机组的模型,以IEEE 3机9节点系统为例,研究了不同种类风机和不同风电渗透率下对电力系统的阻尼特性、低频振荡特性及暂态稳定性的影响。仿真结果表明,在一定范围内,随着风电渗透率的升高,恒速风机的接入有利于提高系统的小干扰稳定性、系统的暂态稳定性表现出先提高后降低的趋势;而双馈风机的接入会恶化系统的小干扰稳定性和暂态稳定性。进一步探讨了风光互补及风光储联合发电并网模式对电力系统稳定性的影响。并在DigSILENT软件中搭建了风光储联合发电系统模型及整体协调控制策略进行了仿真验证。以IEEE 10机39节点电力系统为测试系统,研究了风电并网、光伏并网、风光互补系统及风光储联合发电系统分别以不同渗透率接入后对电力系统小干扰稳定性的影响,风光互补及风光储联合发电系统分别以不同渗透率接入后对电力系统暂态稳定性的影响。本文仿真模型可用于分析并网新能源种类、并网机组类型、并网容量等对电力系统小干扰稳定性和暂态稳定性的影响分析,并为电网规划提供参考和建议,以保证电力系统稳定运行。