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2.1 风速模型 7
2.2 空气动力学模型 9
2.3 传动系统的模型 12
2.4 尾流效应模型 12
2.5 发电机稳态模型 14
2.5.1 异步发电机的数学模型 14
2.5.2 双馈发电机的数学模型 18
2.6 风电场的等值 19
2.7 本章小结 21
3 基于PSAT风电机组的配电网系统仿真 22
3.1 风电并入系统后的潮流计算模型 22
3.2 风电场群概述 23
3.3 基于PSAT的风电机组配电网电压稳定特性算例分析 23
3.3.1 PSAT仿真步骤 24
3.3.2 基于PSAT的节点系统建立 24
3.3.3 基于PSAT的时域仿真 27
3.4 本章小结 29
4 大规模风电的配电网无功特性分析 30
4.1 风电场的无功功率对电压稳定特性的影响 30
4.2 基于不同发电机组的风电场群的无功补偿 31
4.3 本章小结 32
5 总结与展望 33
致 谢 34
参考文献 35
1 绪论
1.1 课题的背景
1.1.1 传统能源与可再生能源
近年来，面对人口的不断增加和经济的迅速发展，许多国家和地区已经在考虑能源的利用、环境的保护、社会的可持续发展和人类对能源的需求不断上升的这一系列的问题。由于传统能源的日渐减少以及其已经对世界各国的环境、气候造成了严重的危害，全球各国纷纷将发展和利用可再生能源作为现如今能源发展的重要途径。并且寻找可再生清洁能源也是世界各国实现可持续发展目标的重要组成部分，所以现如今全球正在努力寻求可以将传统能源代替的可再生无污染能源[1]。
现如今在得到全球很多国家认可的可再生能源中，风能是备受关注的能够再生、安全可靠以及储存能量超大的清洁能源之一。随着风电行业规模的迅速扩大和风力发电技术的日渐成熟，使用风能发电的成本不断在降低，使得用户的日常电价也随之降低，风能发电逐渐成为常规传统能源如化石燃料发电的一种替代发电动力，所以风能是最近一段时间内可以值得发展可利用并且能够再生的无污染能源。现如今基于发电机组的含大规模风电的配电网系统已成为发电系统的主要组成部分，因为风能发电独有的特性，其具有非常多的与传统能源发电方式不同的特征，含大规模风电的配电网在正常工作时会影响系统的电压稳定和它的电能质量[2]。由于风电场装机容量在逐渐变大，电网中的系统电压稳定特性问题也陆续出现。因此，含大规模风电的配电网使得系统出现的不良现象已经成为风电行业在发展过程中必须要面临的问题。
1.1.2 世界风力发电发展现状
根据有关文献的记载，风力发电这一技术出现于19世纪末这一时期。根据可靠地数据分析，截止至2009年，全球风能发电行业的装机容量正在以每年大约28%的速率快速增长[3]。
从2009年的风能发电总装机中可以看出，陆上风力发电机组占了绝大多数的比例，而海上的仅有1.956GW，约占1.24%。但是很明显海上的风能资源要比陆上的丰富，其风力特性也比较稳定，所以可以确定的是，在不久的将来世界各国的风力发电将专注集中在海上。2009年期间，全球共有12个拥有海上风力发电场的国家，其装机总容量约为1955.9MW,其中位于北海Horn RevⅡ的风力发电厂，是世界各国装机容量较大的海洋风力发电场之一[4]。