含风机电网的电压稳定分析-电气工程专业论文.docxVIP

目 录 第一章 绪论 1 1.1 课题研究的背景及意义 1 1.1.1 风能的特点与中国风能资源 1 1.1.2 国内外风力发电概况 2 1.1.3 含风机电网电压稳定研究的必要性 4 1.2 国内外研究现状 5 1.3 本文主要工作 6 第二章 静态电压稳定及其分析方法 8 2.1 概述 8 2.2 电压失稳的机理 9 2.2.1 电压失稳的静态机理 9 2.2.2 电压失稳的动态机理 11 2.3 静态电压稳定性分析 12 2.3.1 P ?U 曲线分析 12 2.3.2 U ? Q 曲线分析 14 2.3.3 特征值分析法 16 2.3.4 无功、有功灵敏度分析法 17 2.3.5 支路电压稳定分析-LSI 指标和 L 指标 19 2.4 电压薄弱区域分析 22 2.4.1 奇异值分解法 22 2.4.2 LC 指标 22 2.5 本章小结 23 第三章 相关风速产生方法分析 24 3.1 变量相关性表示方法 24 3.2 Nataf 变换理论 24 3.3 相关正态变量产生办法 25 经典算法 cholsky 分解法 25 PS 算法 26 3.3.3 改进的 PS 算法 27 3.4 应用改进 PS 算法的相关风速产生办法 29 3.4.1 相关风速产生方法步骤 29 3.4.2 示例 30 3.5 本章小结 32 第四章 基于蒙特卡罗算法的多风机电网静态电压稳定分析 34 4.1 蒙特卡罗算法概述 34 4.2 风速-风机出力功率关系 34 4.3 多风机电网静态电压稳定分析流程 35 4.4 仿真系统介绍 37 4.5 含风机电网电压薄弱区域研究 38 4.6 风机接入容量对静态电压稳定的影响 39 4.6.1 仿真结果 39 4.6.2 机理分析 41 4.7 风机出力功率因数对静态电压稳定的影响 43 4.7.1 仿真结果 43 4.7.2 机理分析 44 4.8 风速相关性对静态电压稳定的影响 45 4.8.1 仿真结果 45 4.8.2 机理分析 46 4.9 本章小结 47 第五章 总结和展望 49 5.1 总结 49 5.2 展望 50 参考文献 51 发表论文和参加科研情况说明 55 致 谢 56 第一章 第一章 绪论 PAGE PAGE 10 第一章 绪论 1.1 课题研究的背景及意义 1.1.1 风能的特点与中国风能资源 风能在本质上是来源于地表空气流动而产生的动能。当太阳照射到地表时， 地表就会吸收太阳能然后加热地表的空气。但是，不同区域的空气由于照射的角 度、地理环境等诸多因素的影响，其温度是各不相同的。再考虑到水蒸气密度也 会同样存在差异，空气就会自发的从气压高的地方向气压低的地方流动，这样， 风就形成了。 与传统能源相比，风能有着许多的优势。风能是一种清洁能源，风能的使用 并不会污染环境。此外风能的储量十分丰富，分布广泛。风能的大力推广有助于 减少譬如石油、煤等传统化石燃料的燃烧，进而减少 CO2 的排放，缓解温室效 应。事实上人类已经有了数千年的风能开发史，但是相当长的一段期间内风能的 利用技术并没有实现显著性的提高。这主要是因为对于能源的需求并不是过于强 烈，环境也并未遭到严重破坏。但是近几十年常规能源危机的产生以及越发严峻 的环境趋势背景下，使得风能开发方式才实现了突破性的进展。从全球范围来看， 目前欧洲地区的风电产业发展最为成熟，其中英国、丹麦和德国较为突出，各国 也提出了自己的风电发展目标。而中国、美国、印度等国家的风能发展也十分的 迅速。对我国而言，减小化石燃料燃烧，实现风电消费占比的提高，有助于减少 PM2.5 引发的雾霾污染，具有更加现实的意义。 中国陆地面积大又具有连绵数万公里的海岸线，海陆风能资源丰富。国家实 施过多次全国性的风能资源普查。必威体育精装版的第四次普查，即“全国风能详查和评价”， 实施的结果显示，全国陆上的风能资源理论储量约为 7300GW（50m 高，年平均 风功率密度超过 300W/m2）。此数据与美国的全美风能资源技术开发量相当，但 我国的风能资源丰富处地形更加复杂，气候类型更多，灾害性天气较多，这使得 开发难度较欧美要大得多。根据国家发改委的数据整理，表格 1-1 展示了中国的 陆地风能资源技术开发量，表 1-2 则展示了中国的风能潜在开发量。 表 1-1 中国陆上风能资源技术开发量（亿千瓦） 离地高度 4 级及以上 （ 风 功 率 密 度 ≥400 W/m2） 3 级及以上 （ 风 功 率 密 度 ≥300 W/m2） 2 级及以上 （ 风 功 率 密 度 ≥200 W/m2） 50 米 8 20 29 70