风力发电机组并网运行研究.doc

论文风力发电机组并网运行研究论文题目：风力发电机组并网运行研究摘要二十世纪八十年代以来，并网型风力发电以其独特的能源、环保优劣和规模化效益，得到了长足发展，从而风电场并网运行带来的各种问题也引起了人们的广泛关注。随着风电场规模的不断扩大，风电特性对电网的负面影响越来越显著，成为制约风电场规模不断扩大的重要障碍，因此为了进一步开发风电造福人类，深入研究风电场并网运行后对电网造成的影响成为迫切需要解决的问题。尽管当今风电技术发展很迅速，各种新型的风力发电机相比以前都有了很大的进步，它们对风电并网运行的负面影响也在不断减少，但目前大多风电场仍采用普通异步发电机为发电技术的恒速恒频发电系统，异步发电机的一些特性使得研究它的并网运行对电网电压稳定性带来的影响成为必要，这个问题也是本文要研究的主要内容。本文在第一章介绍了风力发电的一些发展现状，并阐述了跟风电有关的相关概念，阐明了研究大规模风电并网系统电压稳定性的重要意义；在第二章论述了风力发电系统的组成及分类，指出了不同风力发电系统的特点，并就风电的并网运行对电力系统电压稳定性的影响这一问题进行了大致分析：在第三章，根据风力发电系统各主要组成部分的数学模型建起了基于Matlab／Simulink仿真环境下的动态仿真模型；在第四章则主要研究风力发电并网运行对电力系统功率因数和网损的影响。在第五章主要研究风力发电机组的基本运行特性和并网运行动态性能。电压稳定性是一个很复杂的问题，本文所作的工作还很少，需要更加深入的研究，为以后风电的大规模应用做出贡献。关键词：风力发电；风电场；并网分析；风力发电场电压稳定性论文类型：研究报告目录1绪论11.1研究背景11.2研究的内容和方法11.3研究意义22风能与风力发电机组52.1风能资源的特点52.2风力发电的特点62.3风力发电机组的类型72.3.1鼠笼式感应风力发电机组72.3.2交－直－交变频并网同步风力发电机组82.3.3双馈感应风力发电机组83风力发电系统并网仿真模型113.1Matlab仿真软件的简介113.2风速模型113.2.1基本风113.2.2阵风123.2.3渐变风123.2.4随机风133.3风力发电机的数学模式分析133.4异步发电机的暂态数学模型153.4.1异步发电机的定子电压方程153.4.2异步发电机转子电磁暂态方程153.4.3异步发电机的转子运动方程153.4.4异步发电机电磁功率方程164风力发电机组并网方式分析研究174.1风力发电并网运行对电力系统其他性能的影响174.1.1风力发电对电力系统功率因数的影响174.1.2风力发电对电力系统网损的影响195风力发电机组的基本运行特性和并网运行动态性能研究235.1风力发电机组的静态有功特性与稳定极限235.2静态无功特性245.3短路电流特性255.4并网运行动态性能研究266结论与展望31声明绪论研究背景风能是一种丰富、清洁和可再生的一次能源，而电力是一种最重要的二次能源。当前，世界各国对于能源安全和环境保护等问题愈来愈重视，风力发电技术作为解决能源和环境问题、满足可持续发展要求的有效和重要手段，得到迅速的发展，成为全球增长最快的能源。据全球风能理事会（GWEC）介绍，2011年全球风电新装容量41GW以上，比2010年增加21%，使全球总装机容量超过238GW。迄今全世界已有75个国家安装了商业化风电，其中22个国家超过了1GW。中国超过美国，成为世界上风电设备制造大国和风电装机容量最多的国家。在我国，风力发电同样得到了广泛关注和快速发展，截至2010年底，中国成为全球最大风电装机国，中国全年风力发电新增装机达1600万千瓦，累计装机容量达到4182.7万千瓦，首次超过美国，跃居世界第一。风力发电的发展对能源、环境、制造等各个领域带来了新的机遇和挑战，也得到了不同领域人们的关注。对于电力系统，作为一种不同于传统火电、水电或核电的发电型式，风力发电至少有三个新的特点：（1）作为风力发电机组原动机的风力机，其出力受到自然界风速变化的影响，并在本质上不受人们的控制；（2）风力发电采用了各种新型的发电机组，它们与传统发电型式中的同步发电机在运行和控制特性方面有着很大的差异，且风力发电机组单机容量远小于当代火力、水力或核能发电厂中的主流发电机组；（3）风力发电受到风能资源地域性分布的限制，大多位于电网相对薄弱的地区、电网末端、甚至远离现有电网的地区。风力发电的这些新的特点将为其并网运行的电力系统带来许多新的特性和影响，尤其在当前风力发电容量快速增长、局部电网有可能以风力发电为主要电源的情况下，风力发电对电力系统的影响不容忽视。因此，对风力发电并网运行特性的研究是当前电力工作者迫切需要解决的一个课题。研究的内容和方法本研究的主要目的有以下几点：分析各种因素作用下风力发电