摘要
在碳达峰、碳中和的战略目标要求下，新一轮的能源革命逐渐兴起，能源系统面临着向低碳、高效、节能转型的压力。风力发电凭借其清洁、可再生、成本低等优势，有望缓解能源利用同环境保护、经济发展之间的矛盾，成为主流发电方式。然而，随着风电并入电网的比例增高，电压不平衡问题也日益严重。与传统电网不同，风电汇集地区的电压不平衡与风电场空间分布、风电出力等有强相关性，因此明晰源、网侧因素交互耦合机理，探究主导因素对电压不平衡的影响规律，进而提出具有针对性的电压不平衡抑制策略具有重要意义。本文的主要工作如下: 首先，基于双馈风电机组的结构特点和运行方式，将其分为GSC系统和可控DFIG系统两部分，运用谐波线性化方法，建立了适用于分析稳态电压不平衡问题的基频负序阻抗模型。在此基础上，结合风电汇集系统实际网络拓扑，推导风电场及风电场集群的负序阻抗模型，为研究并网系统电压不平衡机理和影响因素奠定基础。 其次，建立风电汇集系统负序等效电路，从负序阻抗与正、负序电流耦合为切入点，明析了外部等值电网存在负序扰动源以及风电送出线路参数不对称两个典型场景下，风电机组控制参数、风速、出力水平、接入方式等源侧因素以及电网强度、线路参数等网侧因素对电压不平衡的影响机理，从理论分析和仿真验证两方面探究源、网侧主要因素对电压不平衡的影响规律。 最后，根据不同场景下风电汇集系统存在的共性问题，采用风机主动输出负序电流补偿的方法，结合并网点电压不平衡度以及风电机组的容量合理安排输出负序电流的大小，提出了具有针对性的电压不平衡抑制策略。并通过MATLAB时域仿真验证了所提策略能显著抑制电压不平衡，提高电能质量水平和电力系统的稳定运行能力。
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