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基于敏感度分析的海优势电场谐波谐振研究

研究背景
风能是一种具有大规模发展潜力的清洁、可再生优质能源。随着风电产业的快速发展,全世界风电总装机容量激增,大量的风电场必要接入电网。在风电机组中,风速转变引起的功率输出波动导致电压闪变,安置电压源换流器(VSC)造成谐波含量雄厚等电能质量题目越发凸起。由电缆分布电容、无功补偿装配、风电机组中电力电子器件等引起的风电场谐波谐振题目更引起了诸多专家和学者的广泛关注,尤其是海上大型风电场的谐波谐振题目。
海优势电场多采用电缆敷设或海底电缆传输,存在较大对地分布电容,而分布电容较易引起风电场谐波谐振题目。同时,风电机组工作状况及风电场参数配置都将影响体系结构及参数,进而影响体系的谐波谐振。基于此,对双馈风力发电机组建立了随风速转变的动态谐波模型。同时还建立了风电场其他重要电气元件的谐波模型,如电缆谐波模型及变压器谐波模型。然后以海优势电场为例,行使频率扫描法对公共耦合点谐振题目进行仿真分析。考虑到风电场中各部分参数对谐振的影响程度不同,行使敏感度分析方法,计算出各参数的敏感度指标,为制订克制谐波谐振的响应措施提供了依据。
重要创新点
本文考虑了风速转变引起DFIG谐波模型参数的改变,建立了适用于谐振分析的DFIG谐波模型,并以海优势电场为例,对风电场沿岸电缆和海底电缆进行谐波建模,从而正确计算出公共连接点(PCC)处的重要谐振点。由此,分析了风电机运行状况,风电场结构、参数对风电场谐振题目的影响。通过调整体系的设计方案,避免了谐振点与5次、7次、11次、13次等谐波分量较大的点重合。并基于敏感度分析的方法计算出风电场中各部分参数对谐振的敏感度指标。
解决的题目及意义
本文研究了海优势电场的谐波谐振题目,建立了随风速转变的DFIG动态谐波模型,同时对海优势电场的电缆、变压器等进行了谐波建模。深入探究了DFIG工作状况、体系各参数等对风电场谐振的影响。根据频率扫描法和敏感度法的分析可以得出以下结论:
1)风电场中存在大量风电机,其数量是影响体系谐振点位置的缘故原由之一,它通过影响体系对地电容的转变来影响谐振的幅值和频率。风电机数量的增长不会导致紧张的谐振题目,但谐振点必要避开风电场的低次谐波和高次特性谐波。
2)随着风速的转变,风电机处于不同工作状况时,低次谐振的频率转变幅度较大,可能会经过低次特性谐波,而高次谐振的频率转变很小,几乎不会经过高次特性谐波。
3)当用于无功补偿的收集母线侧电容器组容量增大或电缆对地电容增大时,谐振频率将减小。调整电容器组大小,可以有用地调整谐振点位置。
4)风电场各部分的参数对风电体系的谐振有不同的敏感度,可以用于调节谐振点位置,海底电缆的对地电容和收集母线侧电容器组对谐振的影响最为显明。


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