大型风电场自动发电控制及优化策略研究

作     者：贺贯举 

作者单位：华北电力大学 

学位级别：硕士

导师姓名：肖运启

授予年度：2015年

学科分类：08[工学] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 

主      题：有功控制 限负荷运行 功率控制模式 稳定性分析 功率优化调度 

摘      要：在国家政策和科技发展的双重推动下,我国的风力发电产业在近十年呈现出跨越式发展,近年来新增装机容量和总装机容量均位剧世界前列。相对于风电的快速增长,电网建设相对滞后。风电具有波动性强等特点,电网对风电的接纳能力有限,大规模风电并网已严重影响到电力系统的安全稳定运行。短时间内想要通过增强电网的调峰调频能力来接纳更多的风电,显然是不太现实。所以充分结合风场的风能预测信息,通过合理的调度策略来提高风电场并网处电能的稳定性,对于增强风电的穿透能力具有重要的现实意义。本文首先在MATLAB/Simulink环境下,运用PSB工具库提供的风电机组模型建立了风电机组有功控制的转矩控制模式和桨距角控制模式的仿真模型,并在各种典型工况下对建立的模型进行仿真。通过仿真结果分析了这两种功率控制模式在限功率运行条件下的控制性能,为风场级的功率调度提供了基础。接下来建立了风电机组稳定性分析的小信号模型,详细分析了桨距角变换过程中对于风电机组稳定性的影响,据此提出了有效量化评估风电机组限功率深度指标,建立了综合限负荷运行状态、风电场功率目标偏差、风电机组启停状态转换等优化目标的风电场功率调度的多目标优化模型,并运用遗传算法进行求解。算例分析表明,本文提出的功率调度优化策略能够有效平衡各风电机组的限负荷深度,有利于保持风电机组对象的稳定裕度;减少了风电机组启停状态转换次数,减轻设备损耗;同时充分利用电网负荷指标,提高风场效益。最后,根据本文研究的控制策略,基于某组态软件设计并开发了风电场AGC控制系统平台,本文的研究成果为提高我国风电场自动发电控制水平提供了有益的参考。本论文受到国家自然科学基金项目“基于叶轮旋转储能的风电场自动发电控制策略研究(51207049)资助完成。