风电场无功功率优化控制研究

作     者：燕尧 

作者单位：兰州交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：董海鹰

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：前端调速式风力发电机组 风电场 无功优化控制 电压稳定性 

摘      要：随着世界经济和社会的发展,风力发电得到了快速的发展。国内外对双馈型风电机组和直驱型风电机组组成的风电场进行无功优化控制的研究比较多,前端调速式风电机组组成的风电场的无功优化控制研究还为数甚少。这种新型风力发电机组,不仅具有较强的无功调节能力,而且电能品质好,是风力发电技术未来的指向标。因此,研究前端调速式风电机组组成的风电场的无功优化控制问题,对我国的风力发电机技术的发展有着深远的促进作用。针对前端调速式风电机组组成的风电场无功优化控制问题,本文在分析掌握了前端调速式风电机组基本原理及其无功输出能力的基础上,建立了前端调速式风电机组的数学模型,包括风力机系统、传动系统、励磁系统和电励磁同步发电机模型,同时建立了风电场风速模型,总结分析了风电场典型电气接线方式,对风电场无功补偿装置数学模型进行了讨论研究。前端调速式风电机组具有较强的动态无功调节能力,提出了一种前端调速式风电场无功电压分层控制策略。在分析了传统无功控制方式的基础上,建立前端调速式风电机组组成风电场无功控制整体结构,包括两部分,一部分为风电场无功整定,另一部分为风电场无功分配。确定了风电场无功控制点的选取,利用风电场控制点电压偏差,通过整定控制得到整个风电场无功需求量,将整个无功需求量按照等功率分配方式分配给各台风机。针对风电场无功优化控制,在分析了遗传算法的基本原理的基础上,对其进行了改进,建立以风电场内有功网损最小为目标函数,采用改进的遗传算法优化分配给各台风机,并结合静止同步补偿器的无功输出来调节整个风电场的无功输出,达到维持控制点电压稳定的目的,并进行了仿真。对前端调速式风电机组组成的风电场无功控制及无功优化控制仿真结果研究表明,控制策略不仅最大限度地抑制控制点电压的波动对电网造成的影响,而且保证了在风电场并入电网时的电压稳定性。