摘 要

在资源越渐越短缺的现代社会，风力发电技术收到了越来越普遍的应用和重视，并逐渐走向成熟，大量风电机组投入电网，所占比例也逐日增加，接入电压等级也发展到更高配输电系统中。在大容量并网风电场与系统之间交互引起动乱，由此会对电网的安全系统构成威胁，会引起系统振荡。在这样的背景下，针对大容量风电场接入引起电力系统振荡这一问题，根据分析方法和系统的不同，对目前的研究进行综述，并讨论关于问题方面的研究现状，然后还对大容量风电并网的次同步震荡方法，包括频率扫描法，特征值分析法，复转矩系数法，时域仿真法，阻抗分析法以及机组作用系数法，概括了次同步振荡的抑制方法，并且对其未来的研究方向和发展进行了展望和分析。

关键词：大规模风电场；风力并网；系统振荡；串联补偿；次同步相互控制

Study on Power system Oscillation caused by large capacity Wind Farm access

Abstract

In the modern society where resources are becoming more and more scarce, wind power technology has received more and more common application and attention, and gradually matures. The distribution system has evolved into a high-voltage transmission system. The interaction between the large-capacity grid-connected wind farm and the system causes disturbances, which poses a threat to the security system of the grid and causes system oscillations. In this context, the current research is reviewed based on the analysis methods and systems for the problem of power system oscillation caused by large-capacity wind farm access, and the research status of the problem is discussed. Then, the subsynchronous oscillation method for large-capacity wind power grid-connected, including frequency sweep method, eigenvalue analysis method, complex torque coefficient method, time domain simulation method, impedance analysis method and unit action coefficient method, is also summarized. Inhibition methods, and prospects and analysis of its future research directions and development

Key word:wind turbine;wind power grid;system oscillation

目录

第一章 绪论 1

1.1课题背景与意义 1

1.2风电场接入引起系统振荡的研究现状 1

1.3传统电力系统次同步振荡问题研究现状 3

第二章 双馈异步风力发电机组和风电并网问题 6

2.1 风力机结构 6

2.2双馈异步发电机模型 7

2.3大规模的集中风力发电 13

2.4风电并网运行的特点 13

2.5风电并网对电网的影响 14

第三章 双馈风电场次同步振荡研究 16

3.1 串补线路数学模型 16

3.2 风电场的接线和风电场模型 16

3.3仿真过程 17

3.4本章小结 26

第四章 结论与展望 27

4.1结论 27

4.2研究展望 27

参考文献 29

致谢 33

1. 绪论

1.1课题背景与意义

随着煤、石油等化石资源的大幅度减少，风、光等可再生能源的发电及并网问题已成为研究热点。在中国，预计到2030年清洁能源装机将超过50%，中国的非化石能源将占到60％以上，成为具有竞争力的能源之一。风能是一种清洁，可再生，资源丰富的能源。风电具有大规模的发展潜力和成熟的技术。近年来，全球风电并网的比例逐年增加。当前电力系统建设和发展的一个重要目标是安全可靠地提供大规模可再生能源。通常具有风能资源和负荷中心是反向分布的，因此，具有通过电力电子转换器连接到外部电力的大规模风力发电的电力系统的稳定性变的尤为重要。

资源分布、能源开发和负荷分布的不均衡使远距离功率传输成为必然，预计到2030年中国跨省跨区电力流将达4.5亿千瓦，占总装机容量的四分之一。高压交流输电技术具有传输容量大，距离远，损耗小，占地面积小等突出优点。它还可以延长输电距离，缩小输电通道，节约土地资源。高压直流（HVDC）传输在过去60年中取得了长足的进步，其中柔性直流传输（VSC-HVDC）技术可以在保持电压极性的同时改变电流方向，极大的减小了直流线路的压力。同时，VSC-HVDC具有灵活的站级控制能力，能够很方便的扩展为多端直流输电运行。跨区域、远距离、大容量的功率交换使区域电网系统之间的联系更加密切。电网受到扰动时易于引发不同频段的振荡，如在0.1Hz~2.5Hz的低频振荡和小于50Hz的次同步振荡等，如果这次反应中缺少阻尼，则振荡将会过度运动，甚至还会破坏系统的稳定性和电网的安全。

随着新能源技术和高压交/直流输电在我国的大力发展与广泛应用，新能源发电的换流控制、交流输电的串联补偿和直流输电的快速控制导致的次同步振荡越来越严重。另外，大规模风电并网时，叶片获取风速的空间特性会造成低频振荡，会造成系统低频振荡。一定程度上阻碍了新能源发电和高压交/直流输电技术的快速发展。

1.2风电场接入引起系统振荡的研究现状

1.2.1国内风电场并网现状

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