双馈风电场次同步谐波产生机理及电网传播规律研究

Subsynchronous resonance phenomena resulting from development and remote transmission of large-scale wind power is a new problem in recent year. On basis of understanding induction generator effect and subsynchronous control interaction, the following four aspects will be researched in this project using theory analysis, digital simulation and dynamic simulation test. Firstly, the model of asynchronous alternating current system connected by direct current will be put up and the mechanism of inter-harmonic will be researched. Secondly, the detailed double fed induction generator model will be established, and the mechanism of subsynchronous harmonic production of double-fed induction generator will be discovered from AC-DC-AC system inter-harmonic point of view. Thirdly, the wind farm model of double fed wind generators connecting by current collecting network will be put up and evolution process of subsynchronous harmonic in wind farm will be analyzed. Finally, the propagation law of subsynchronous harmonic in multiple voltage grades AC-DC hybrid power grid will be researched and the propagation path of subsynchronous harmonic from wind farm to fossil fueled power plant will be deduced. The subsynchronous harmonic production mechanism of double fed induction generator, the subsynchronous harmonic evolution mechanism in wind farm and the subsynchronous harmonic propagation law in power grid will be arrived at through the research of this project. The research results of this project will play important role in analyzing subsynchronous resonance problem of large scale wind power remote transmission and its effect on fossil fueled power unit, which is also in favor of security and stable running of UHV AC-DC hybrid transmission system.

大规模风能资源的开发和远距离输送导致的次同步谐振现象是近年来出现的新问题。本项目在掌握感应发电机效应和次同步控制相互作用的基础上，拟采用理论分析、数字仿真和动模实验相结合的方法开展以下研究：（1）建立直流互联的异步交流系统模型，研究间谐波产生的机理；(2)建立双馈感应发电机组详细模型,从AC-DC-AC系统间谐波的角度探索双馈风电机组次同步谐波产生的机理；（3）建立双馈风电机群通过集电网络连接的风电场模型，分析次同步谐波在风电场中的演化过程；（4）研究次同步谐波在多电压等级交直流混合电网中的传播规律，分析风电场次同步谐波到火电机组的传播路径。通过本项目研究揭示双馈风电机组次同步谐波产生的机理，双馈风电场次同步谐波演化机制及次同步谐波在电网中的传播规律。项目研究成果对于分析我国大型风电场远距离外送中的次同步谐振问题及其对火电机组的影响具有重要作用，有利于交直流特高压输电系统的安全稳定运行。

本项目针对大规模风电场并网频繁发生的次同步振荡现象展开研究，具体包括以下四个方面：1）交-直-交系统间谐波理论研究；2）双馈风机次同步谐波产生机理；3）风电场内机群间次同步谐波演化过程；4）次同步谐波在电网中的传播规律。.本项目取得的研究成果包括：1）建立了电力电子器件连接的AC-DC-AC系统模型，研究AC-DC-AC系统次同步频率间谐波产生机理，揭示了次同步谐波产生的条件和影响因素，分析了SVG对次同步振荡的影响。2）建立了双馈风机次同步时间尺度模型，研究了双馈风机无串补次同步谐波产生机理，分析了次同步谐波随着风机和STATCOM控制参数变化而变化的特征，提出了风电场次同步振荡自抗扰抑制措施。3）应用阻抗法研究了次同步谐波在风电场中的演化过程，分析了风电场中一群风机产生的次同步谐波对其它风电机群的作用，研究其它风电机群相继发生次同步振荡的演化机制。4）研究了次同步谐波在非线性电力系统中的传播规律，提出了描述函数-广义奈奎斯特判据（DF-GNC）来预测次同步谐波在非线性电力系统中的传播特性。研究了风电场次同步谐波传播至火电机组，引发轴系次同步振荡的机理和影响因素。项目研究成果对于揭示风电场次同步谐波产生机理及电网传播规律具有重要作用，为保障大规模风电并网的安全稳定运行奠定了基础。.通过本项目的研究，发表学术论文13篇，其中SCI期刊7篇、EI期刊5篇；申请发明专利8项，已授权5项；获得江西省科技进步三等奖1项；培养研究生获得硕士学位5名；参加重要国际学术会议4次。