風(fēng)電場(chǎng)集中并網(wǎng)無功電壓協(xié)調(diào)控制研究.pdf

1、在當(dāng)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(fēng)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(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r來看，風(fēng)機(jī)的裝機(jī)容量呈顯逐年遞增的趨勢(shì)，顯示了持續(xù)和快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭。然而，風(fēng)電場(chǎng)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(dòng)的根本原因是風(fēng)功率的波動(dòng)性。風(fēng)能資源的波動(dòng)性和隨機(jī)性，風(fēng)電場(chǎng)中時(shí)間尺度不同的無功電壓調(diào)節(jié)裝置具有不同的響應(yīng)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(fēng)電場(chǎng)集中并網(wǎng)無功電壓控制的研究。
　　首先，對(duì)風(fēng)速模型、空氣動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了建模分析。研究了三種常用的風(fēng)機(jī)類型，包括鼠籠式定速異步風(fēng)機(jī)、雙饋式變速風(fēng)機(jī)和永磁式直驅(qū)同步風(fēng)機(jī)。建立了鼠籠式定速異步風(fēng)機(jī)的等值電路圖，對(duì)其無功功率和極端電壓、有功功率等關(guān)系進(jìn)行了推導(dǎo);研究了雙饋式變速風(fēng)機(jī)的矢量控制策略，對(duì)其無功率的極限進(jìn)行了推導(dǎo)。分別研究了定速異步風(fēng)機(jī)并網(wǎng)、雙饋式風(fēng)機(jī)定電壓并網(wǎng)以及恒功率因素并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)電壓產(chǎn)生的影響。此外，研究了

3、風(fēng)電場(chǎng)中經(jīng)常使用的幾種無功電壓調(diào)節(jié)設(shè)備的性能:包括聯(lián)電容器組、靜止同步補(bǔ)器、償靜止無功補(bǔ)償器和有載調(diào)壓變壓器。
　　其次對(duì)多目標(biāo)優(yōu)化問題以及多目標(biāo)粒子群算法進(jìn)行了研究和分析，提出了基于自適應(yīng)網(wǎng)格和扇形的多目標(biāo)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(yīng)網(wǎng)格和扇形對(duì)外部存檔規(guī)模進(jìn)行限制以及對(duì)全局最優(yōu)粒子和個(gè)體最優(yōu)粒子進(jìn)行選取，同時(shí)改進(jìn)了粒子群更新公式。最后運(yùn)用多目標(biāo)的測(cè)試函數(shù)對(duì)G-F MOPSO進(jìn)行測(cè)

4、試，該算法在和ACG MOPSO對(duì)比時(shí)表現(xiàn)出良好的性能。
　　最后，根據(jù)上述的研究基礎(chǔ)，構(gòu)建了風(fēng)電場(chǎng)集中并網(wǎng)無功電壓的控制模式。針對(duì)風(fēng)電場(chǎng)級(jí)別的控制，提出了風(fēng)電場(chǎng)兩層多階段的無功電壓控制模型，其計(jì)及了風(fēng)功率不確定性和多時(shí)間尺度調(diào)壓設(shè)備的響特性。建立了多目標(biāo)問題模型，采用G-F MOPSO進(jìn)行求解，應(yīng)用層次分析法從Pareto的最優(yōu)解中選擇決策方案。運(yùn)用多風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)典型拓?fù)鋱D驗(yàn)證了本文提出的模型能夠有效的抑制風(fēng)速波動(dòng)產(chǎn)生的電壓波動(dòng)，