高风电渗透率区域电网火电机组调频能力研究

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1、硕士学位论文高风电渗透率区域电网火电机组调频能力研究STUDYONTHERMALUNITSFREQUENCYREGULATIONABILITYINMULTI-AREAPOWERSYSTEMSWITHHIGHPENETRATIONWINDPOWER王琦哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM734学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学硕士学位论文高风电渗透率区域电网火电机组调频能力研究硕士研究生：王琦导师：郭钰锋副教授申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2015年6月授予学位单

2、位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM734U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringSTUDYONTHERMALUNITSFREQUENCYREGULATIONABILITYINMULTI-AREAPOWERSYSTEMSWITHHIGHPENETRATIONWINDPOWERCandidate：WangQiSupervisor：GuoYufengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：E

3、lectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要在我国大力推进特高压工程建设的背景下，通过特高压网络输送风电已成为未来风电的发展趋势。然而，由于风速的不确定性，风力发电存在着一定程度的不可预知性。将风电作为主要电源大规模的接入电网，会给目前电网的运行状态造

4、成一定的影响，电网的安全稳定运行可能无法得到保证。制约风电大规模消纳的原因可从多个角度进行分析，本文从电网频率稳定的角度，通过风电功率不确定性波动的分析，深入研究其对电网频率的影响；以频率稳定为约束条件，给出了提高风电消纳规模的有效方法。首先，本文对风电场的历史数据进行分析，定义了用于描述风电功率波动的指标：波动强度和变动强度。采用小波分解和最小二乘拟合得到了风电功率的波动强度和变动强度的三参数幂律模型。在此幂律模型中，给出了风电功率的瞬时波动量与风电功率15min平稳分量间的函数关系，基于此模型，可以实现对风电功率瞬时波动量的实时估计，为

5、分析风电功率波动对电网频率稳定的影响提供基础。为了进一步评价风电功率波动给电网频率带来的影响，采用随机过程的相关理论，定义了计及风电功率波动的电网调频能力(FrequencyRegulationAbility)并给出了其量化计算方法。结合两区域系统模型，计算了系统在不同机组运行条件下的调频能力，给出了各因素对FRA的量化影响程度。在不影响系统整体运行的前提下，探究了FRA在电力系统中的应用方法，提出了基于FRA的系统内调频资源调配方法，通过仿真分析验证了该方法的有效性。最后结合本文得到的风电功率波动特性，分别从一次调频和二次调频角度，研究可

6、用于提高电网调频性能的方法。对于一次调频，采用动态一次调频的控制策略来提高其对低频扰动的响应能力；对于二次调频，将风电场出力的实测值引入AGC的前馈控制中，减小了因AGC机组调节速率不足造成的调频性能减小的问题，提高了电网的二次调频能力。通过时域仿真，验证了上述两种控制策略的有效性。本文的工作得到国家重点基础研究发展计划(973计划)(2012CB215201)、国家自然科学基金项目(51107014)以及国家高技术研究发展计划(863计划)重大项目(2011AA05A105)的资助。关键词：风力发电；电力系统；风电功率波动；调频能力；-I

7、-哈尔滨工业大学硕士学位论文AbstractThelackofelectricityandfossilenergyconsumptionhasalreadybecometheimportantreasonrestricttheeconomicdevelopmentofourcountry.Windpowerhasthecharacteristicsofrichreserves,lowcost,renewableandpollution-free,whichmakeitthemostcommercialpotentialandoneofthe

8、mostdynamicrenewableenergy.Themainuseofwindenergyiswindpowergeneration,inourcountry,under