双馈风电机组电力系统低频振荡阻尼特性

由于风力发电机组没有功角,采用数学模型方法分析含风电场的电力系统的低频振荡可能会产生一定的误差,提出基于实测信号的随机子空间算法对大规模双馈风机并网后的系统阻尼特性进行了分析.以含完整双馈发电机组动态模型的电力系统为例,分析了含双馈风电机组的电力系统阻尼特性.分析结果表明,随着风电接入容量的增加,阻尼比并非单调变化,而是存在一个最佳风电接入容量;含双馈风机组的电力系统由于装设了高响应速率的电力电子器件——换流器,有利于系统的小干扰稳定;风电场的阻尼特性与风电场接入位置和故障点之间的电气距离有紧密联系.     

新能源采用MGP并网的小干扰稳定分析

新能源以日益增高的比例接入电网将带来惯性和阻尼不足的问题,影响新能源电力系统的稳定运行。本文就该问题提出一种基于同步电机的解决思路,即电机对(motor-generator pair,MGP)系统。介绍了新能源采用MGP系统并网的结构和应用场景;建立了基于电机经典模型的小干扰状态方程,通过变换使该方程具有和传统发电机方程相似的形式,更加直观的考察了MGP的惯性和阻尼水平;在此基础上进一步推导了励磁电压恒定时的小干扰状态方程,解释了MGP的阻尼来源。最后,在三机九节点系统中采用模态分析法,对风电在不同渗透率下采用MGP系统并网前后的系统功角振荡模态进行对比分析。结果表明,MGP系统能够为高比例新能源电网提供充足的惯性、阻尼振荡和隔离风电对小干扰稳定的不利影响。     

异步电机并网全风况条件下小扰稳定性分析

文章建立了风力机、异步感应发电机、桨距角控制系统的数学模型并给出了对应的微分方程。通过分析异步风电机接入传统电力系统特征根和振荡模式,研究了接入异步风电机多机系统的小干扰稳定性。得出全风况条件下系统特征根的轨迹图并对相应的振荡模式进行分析,给出了各特征根的主要参与因子。     

基于STATCOM的风电并网系统阻尼特性 优化控制设计

针对当前风电场并网的暂态稳定性问题,在静止同步补偿器（STATCOM）的基本结构和数学模型的基础上,设计了一种含有灰狼优化算法（GWO）的功率振荡阻尼控制器,并利用GWO算法优化控制器参数来提高系统的暂态稳定性;最后,利用Matlab/Simulink对系统进行了建模仿真分析,对三相接地短路工况下运行的波形进行研究。结果表明,引入的STATCOM阻尼效果较好,振荡被有效地抑制,在一定程度上改善了风电并网系统的电能质量问题。     

含串补输电和VSC-HVDC输电的风电场并网系统次同步振荡机理研究

针对交—直互联系统的次同步振荡问题,利用复转矩系数法研究含串联电容线路的风电场经VSC-HVDC系统并网的次同步振荡机理.首先,利用小信号模型推导了转速变化对发电机电磁转矩的变化量;然后基于直流输电的控制参数、控制策略、直流线路长度等方面来研究系统次同步振荡影响因素,利用测试信号法得到系统阻尼特性;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件进行时域仿真验证.研究表明,比例系数越大,时间常数越小,系统越容易发生次同步振荡;在抵御系统次同步振荡能力方面,直流输电送端采用定交流电压控制方式要强于定无功功率控制方式;直流线路越长,为系统提供正阻尼越大,直流电压波动越小.     

风电场并网系统次/超同步振荡功率的频率分量特征研究

大规模风电场并网系统引起的次/超同步振荡对系统稳定性及风电消纳造成了不利影响,为此,对该类新型振荡的频率分量及宽频特征进行研究.首先,利用瞬时功率理论分析次/超同步振荡功率的表现形式,发现其同时包含交流分量与直流分量.其次,研究系统处于不同运行状态时次/超同步振荡功率的频率分量特征.最后,通过仿真算例分析,验证风电场并网系统次/超同步振荡功率的频率分量特征的理论分析结论.     

考虑风电场集群效应的高比例风电电力系统稳定性研究

高比例风电接入电力系统后,具有弱惯性、不可控性的风电机组压缩了系统内强惯性同步机组的出力空间,降低了传统电力系统中发输配用间的刚性联系,风电成为主导系统稳定性的关键因素。在现有含高比例风电系统稳定性分析中,风电场常被当作电源或负的负荷,这种处理方式忽略了风电场的集群效应,分析的结果偏离实际。以辽西某市220 kV系统为研究对象,研究了适用于高比例风电系统的稳定性分析方法及风机的数学模型。通过仿真验证在考虑了风电场集群效应后,分析所得的结果更接近于真实情况。     

附加阻尼控制静止无功补偿器对含风电互联系统阻尼特性的影响

静止无功补偿器(SVC)通常用于改善系统电压稳定性,但采用附加阻尼控制(ADC)后也可以抑制系统低频振荡。当互联电力系统中并网风电场装机渗透率达到一定水平后,区域间低频振荡就成为制约区域间电力传输能力和容纳风电能力的瓶颈,采用有ADC的SVC(简称ADC-SVC)有助于增加系统阻尼进而在相当程度上解决这一问题。在此背景下,研究ADC-SVC对含双馈感应风力发电机组(DFIG)的互联电力系统阻尼特性的影响。首先,简要介绍了DFIG的数学模型,导出了在转子电流限制条件下DFIG的无功功率极限。之后,分析了在含SVC的互联系统中与区域模式振荡相关的暂态能量。在上述工作基础上,针对SVC设计了用于改善系统阻尼特性的ADC,并采用特征根灵敏度法确定控制器参数。最后,以IEEE 2区域4机系统为例,分析了SVC电压控制增益与ADC增益对系统阻尼的影响,研究了ADC采用不同输入信号时的系统阻尼特性,并对比分析了不采用SVC、采用传统SVC和ADC-SVC的效果。仿真结果表明,ADC-SVC能有效提高互联系统的动态稳定性水平,对不同的系统运行方式和区域间振荡模式具有较好的鲁棒性。     

DFIG接入单机无穷大系统的阻尼转矩简化计算

建立了双馈风力发电机各个部分的数学模型并简化,进而得出了双馈风机接入单机无穷大系统后的线性化模型。根据该线性化模型画出相应的Phillips-Heffron模型图。对于双馈风力发电机接入单机无穷大系统的情况,同步发电机的机电振荡回路受到的阻尼转矩来自两部分:一部分来自于同步发电机的励磁绕组及自动电压控制器(AVR),另一部分来自于双馈风机。结合Phillips-Heffron模型图,得到同步机的励磁部分和双馈风机部分对机电振荡回路提供的阻尼转矩的完整算法。然后根据Phillips-Heffron模型图,对双馈风机部分提供的阻尼转矩进行简化分析,并提出两种简化方法。最后通过算例对所提阻尼转矩简化算法进行验证。结果表明,两种简化算法与完整算法结果相近,验证了简化的合理性。     

风电场的初期选址及装机容量的最优分配

针对风电场建设地点对电力系统稳定性的影响问题,本文采用模态分析法,排序风电场接入系统的影响因子,建立风电场模型,得出风电场最佳接入点,同时以电压总偏移量最小为目标函数,建立优化计算的数学模型,利用进化策略算法计算各风电场装机容量的最优分配,并以IEEE14节点系统为算例进行仿真分析。仿真结果表明,节点的影响因子越小,这个节点电压越稳定,风电的接入能力越大,说明利用模态分析择优得到的风电接入点,电压稳定性更好。因此,根据影响因子大小,即利用模态分析法可有效的选择最佳的风电场接入地点,对系统电压造成的影响最小。该方法可以很有效的指导风电场的初期选址和规模估算,并且稳态运行时电网电压水平得到改善。     

基于主成分分析和LightGBM算法的风电场发电功率超短期预测

风力发电场发电功率的超短期预测越精确,越有利于电力系统的稳定运行和优化调度。为提高风电场发电功率超短期预测的准确率,提出了一种基于主成分分析和GBM算法的风电场发电功率超短期预测方法。该方法首先进行PCA主成分分析将与风电功率相关程度低的维度剔除,降低数据的冗余性,然后利用GBM算法建模实现风电场发电功率的超短期预测。实验结果表明基于GBM算法的风电场发电功率超短期预测效果良好,优于传统机器学习方法在风电场超短期的功率预测上的精度。     

基于主成分分析和LightGBM的风电场发电功率超短期预测

风力发电场发电功率的超短期预测越精确,越有利于电力系统的稳定运行和优化调度。为提高风电场发电功率超短期预测的准确率,提出了一种基于主成分分析(PCA)和轻量梯度提升树(LightGBM)的风电场发电功率超短期预测方法。该方法首先进行主成分分析,将与风电功率相关程度低的维度剔除,降低数据的冗余性。然后利用LightGBM建模,实现风电场发电功率的超短期预测。实验结果表明,基于LightGBM的风电场发电功率超短期预测效果良好,优于传统机器学习方法在风电场超短期功率预测上的精度。     

风电并网的频率控制问题

在过去几十年内,风电是增长最快、应用最广泛的新兴可再生能源.人们希望风力发电机连接到电网上时,能够像传统发电机一样,提供可靠的电能,确保系统的稳定.由于风电的不可控性,随着风电在电网中所占比例的提高,产生了各方面的问题.其中,对于风电并网时电力系统的频率稳定问题,引起越来越多的关注.近年来,针对风电并网的频率控制问题的不同方面,提出不同的解决方法.文中总结了风电频率稳定控制的不同研究,并就未来研究的方向给出建议.     

风力与生物质气化互补发电容量配比研究

研究风力和生物质气化互补发电结构,并对此系统的容量配比进行了研究。以1．4MW的生物质气化发电机组对3MW的风电场进行补偿,以抑制风电输出功率的波动。首先对风电场的来流风速进行预测,然后得到基于风力预测的风电场的输出与分布。根据风电场输出功率,设计了互补中生物质气化发电机组的方案。根据互补系统运行规则,计算了互补系统的整体特性,并设计出了风力发电与生物质气化发电较合适的容量配比方案。     

计及尾流效应的风电场机网相互作用分析

由于大型风电场占地面积较大,风电机组数量众多,风电机组问尾流效应和风速时滞将对风电场产生一定的影响。采用Weibull分布函数,建立随机风速模型和风电机组模型,构建含风速场模型的风电场小干扰稳定模型。仿真分析复杂风速场下的风电场运行情况、对线型分布和交叉分布的三风机系统,得到了不同分布方式下系统的特征根变化轨迹,发现尾流效应和时滞效应对风电场机网小信号稳定的影响较小,通过合理的风机分布可以增加风电场的稳定裕度。     

基于支路模式势能的含高比例DFIG电网低频振荡特性分析

针对风电并网后小干扰稳定问题,文中从能量角度提出了含双馈风机(DFIG)的多机电力系统小干扰分析方法,基于支路模式势能函数,利用WSCC3机9节点系统,重点分析了双馈风机并网后不同风电渗透率对系统模式振荡割集的影响.分析结果表明:利用支路模式势能分析高比例风机并网电力系统,能够清晰的从网络角度体现不同模式下支路振荡情况,且分析结果较为合理.     

Oscillation analysis of a DFIG-based wind farm interfaced with LCC-HVDC

With the increasing capacity of wind farm, HVDC technology has become a promising transmission scheme for long distance transportation of large-scale wind power. However oscillation caused by this system will have a great influence on the security and stability of power system operation. In this paper, the oscillation of a doubly-fed induction generator(DFIG)-based wind farm interfaced with line commutated converter(LCC) based HVDC is discussed. Low-frequency oscillation and subsynchronous oscillation(SSO) are studied since these two oscillations are the particularly concerned oscillations in the stability study of power system in recent years. The model of a DFIG-based wind farm interconnected with LCC-HVDC is developed. The impact of drive train model's structure and parameters on the oscillation characteristics is analyzed. Eigenvalue and participation factor analysis are used to identify the three main modes, which include controller mode, electromechanical mode, and shaft mode. The effects of DFIG controller's parameters, wind speed and operating conditions of HVDC on those modes are studied. Electromagnetic transient simulations are performed to verify the results of the eigenvalue analysis.     

风电场并网系统的电压稳定性分析及改善措施

针对风电场并网带来的电压稳定性问题,以双馈风电机组为研究对象,根据双馈风电机组的运行特性,对风电机组的静态电压稳定和暂态电压稳定进行了理论分析,在Matlab/Simulink中建立了双馈风电场并网系统和静止无功补偿器模型,通过绘制双馈风电机组的P-V曲线,研究随着风电场出力的增加,电网静态电压稳定性的变化情况,并通过仿真验证了静止无功补偿器对于改善风电场并网系统的静态电压稳定性和暂态稳定性的作用.     

风电与燃气轮机互补发电系统发电特性分析

详细分析了采用大型风电场与燃气轮机组成的互补发电系统的总电力输出特性.基于互补发电系统的基本原理，推导了互补系统发电特性参数的计算公式.根据在新疆达坂城采集的风速数据和风电场整体功率曲线模型，计算了这个风电场的总发电量和容量系数等参数.依据互补发电系统燃气轮机的运行规划和燃气轮机部分负荷效率曲线，计算了燃气轮机的总发电量、天然气消耗量和容量系数等参数.根据互补发电系统的互补特性，计算了整个互补系统的总发电量和容量系数等特性参数.分析了风电场的不同风能资源特性对整个互补发电系统的影响，为在新疆地区实现这种互补发电系统提供经济分析的基础.