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作者：陈彦求兰州交通大学

学位级别：硕士

随着新能源在全世界能源消耗所占比例的增加,风能的利用越趋成熟,风电技术得到飞速发展。前端调速式风电机组就是其中新兴的新型机组,具有无功输出能力强,低电压穿越,电能质量好等优点,然目前在含前端调速式风电机组风电场的无功优化控... 详细信息

随着新能源在全世界能源消耗所占比例的增加,风能的利用越趋成熟,风电技术得到飞速发展。前端调速式风电机组就是其中新兴的新型机组,具有无功输出能力强,低电压穿越,电能质量好等优点,然目前在含前端调速式风电机组风电场的无功优化控制上的研究还极其欠缺。而伴随风电装机容量的增大,风电场的自我无功调节能力受到很大的挑战,这就需要具有较强无功输出能力的前端调速式风电机组参与到风电场的无功优化控制。含前端调速式风电机组风电场无功优化控制的研究对于该机组在国内的推广,以及为我国风电技术的发展提供一定参考依据,意义重大。为得到前端调速风电机组的无功输出范围,本文分析了前端调速风电机组的运行理论,建立前端调速式风电机组的风力机模型、传动链模型、励磁系统模型及同步发电机模型,得到前端调速风电机组的数学模型和输出功率方程,结合同步发电机无功约束限制,分析得到前端调速风电机组的无功输出范围,并设计鲁棒励磁控制器对机组无功功率进行控制。分析风电场主流无功补偿装置的结构和运行原理,通过仿真和综合对比选取无功补偿装置。为改善风电场内的无功潮流分布,减少场内网损,以有功网损和补偿装置年合费用最小为目标,以电压为约束,采用改进的遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对风电场进行无功规划优化,先确立了无功补偿的优化安装位置和补偿装置的无功容量,在此基础上,对风电场内无功输出设备的组合进行划分,以有功网损最小为目标,以电压越限率为罚函数,分别在5种场景下采用改进遗传算法进行无功运行优化,获得最优运行组合决策。以此为铺垫,提出风电场无功分层递阶控制策略,通过各场景下无功优化结果对前端调速式风电机组和无功补偿装置的无功输出容量进行分配,并对机组和无功补偿装置的无功输出进行控制,达到无功功率的最底层控制。通过风电场无功优化控制,达到风电场运行的经济性和电压稳定性。

关键词：前端调速式风力发电机组风电场无功优化控制有功网损无功补偿装置

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含前端调速式风电机组风电场的无功运行优化

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太阳能学报 2020年第11期41卷 254-260页

作者：董海鹰陈彦求汪宁渤马明李晓青李宏伟兰州交通大学新能源与动力工程学院兰州730070 兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 国网甘肃省电力公司风电技术中心兰州730070

针对含前端调速式风电机组风电场无功运行优化问题,提出多场景多组合的无功运行优化策略。在3个无功补偿组合方案下,分别以有功网损和节点电压越限概率之和最小为目标建立目标函数。采用改进遗传算法进行优化,由优化结果得到各个场景下... 详细信息

针对含前端调速式风电机组风电场无功运行优化问题,提出多场景多组合的无功运行优化策略。在3个无功补偿组合方案下,分别以有功网损和节点电压越限概率之和最小为目标建立目标函数。采用改进遗传算法进行优化,由优化结果得到各个场景下适用于含前端调速式风电机组风电场的最优组合方案。通过算例对该文策略进行验证,仿真结果表明该文的无功运行优化策略能够有效利用前端调速式风电机组的无功输出能力对风电场进行无功运行优化,在合理分配无功补偿容量和电压稳定的前提下改善含前端调速式风电机组风电场实际运行的经济性。

关键词：前端调速式风力发电机组风电场有功网损无功运行优化

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风电场无功功率优化控制研究

风电场无功功率优化控制研究

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作者：燕尧兰州交通大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：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

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