计及无功补偿装置的风电场接入电网的优化配置方法研究

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1、学校代号10532学号S150900658分类号TM715密级公开硕士学位论文计及无功补偿装置的风电场接入电网的优化配置方法研究学位申请人姓名田文超培养单位电气与信息工程学院导师姓名及职称李勇教授学科专业电气工程研究方向电力系统优化论文提交日期2018年4月20日学校代号：10532学号：S150900658密级：公开湖南大学硕士学位论文计及无功补偿装置的风电场接入电网的优化配置方法研究学位申请人姓名：田文超导师姓名及职称：李勇教授培养单位：电气与信息工程学院专业名称：电气工程论文提交日期：2018年4月20日论文答辩日期：201

2、8年5月16日答辩委员会主席：罗隆福教授ResearchofOptimalConfigurationMethodforWindFarmIntegrationConsideringReactivePowerCompensationDevicesbyTIANWenchaoB.E.(ChangshaUniversityofScienceandTechnology)2015AthesissubmittedinpartialsatisfactionoftheRequirementsforthedegreeofMasterofEngineer

3、inginElectricalEngineeringintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorLIYongMay,2018湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学

4、位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1、保密□，在______年解密后适用本授权书。2、不保密□√。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日I计及无功补偿装置的风电场接入电网的优化配置方法研究摘要海上风能用之不竭、清洁绿色，海上风力发电技术的大力发展会对社会进步

5、带来深刻变革。海上风电场接入主电网会改变电力系统的潮流分布，对电力系统的调度、网损和电压分布等问题产生影响。对于海上风电场并网系统，在满足电力系统安全约束的条件下，研究海上风电场接入电网后的最优潮流问题，有利于探究海上风电场接入电网后的电力系统经济运行规律。此外，确定海上风电场接入近海岸主网的最优公共连接点与海上风电场的最优安装容量，对于保证电力系统稳定运行、提高电力系统运行的经济效益意义重大。首先研究了海上风电场的三种并网方式，分析了高压交流输电、传统高压直流输电和柔性直流输电三种输电技术的输电结构及原理，比较了三种并网方式的工

6、作特点，其中电压源型换流器VSC在技术上更占优势。并重点针对VSC-HVDC并网技术，分析了VSC的基本特性，并对VSC-HVDC的工程应用进行了介绍。在研究大量文献的基础上，本文分析了风电场中双馈异步风力发电机的安全运行极限，推导了VSC-HVDC系统的潮流方程，根据VSC的最大阀电流与VSC的最大直流电压，给出了VSC容量约束条件。并以交流系统发电厂总发电成本最小为目标，建立了海上风电场经VSC-HVDC并网的电力系统最优潮流模型，基于GAMS软件的非线性规划求解器对该模型进行了求解。分别在IEEE14节点和IEEE118节点

7、测试系统上进行了算例仿真，验证最优潮流模型的正确性和有效性。其次，为降低海上风电场并网对系统无功功率分布和电压分布的影响，规划海上风电场并网系统的同时，考虑对无功补偿装置进行规划。在规划期内，计及海上风电场、VSC-HVDC系统、并联电容器的安装、投资、运行与维护成本，结合并联电容器组离散特性，以电力系统投资运营商效益最大为目标，提出了一个基于VSC-HVDC系统的海上风电场和并联电容器联合规划模型，其在本质上是一个复杂的混合整数非线性规划模型。为此本文提出了一个相应的解耦方法，在修改后的IEEE118节点系统上，验证了该模型及其

8、解耦方法的正确性和有效性。最后，通过比较解耦前后的规划模型，发现经过解耦的规划模型可以在GAMS仿真平台上寻得最优解。此外，根据考虑电容器前后的仿真结果可知，计及并联电容器的海上风电场规划方法的经济收益更高，系统总有功损耗更低。关键词：海上风电场；