双馈风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰稳定性的影响

含虚拟惯量控制的双馈风电机组与电力系统的动力学特性存在耦合关系,而锁相环的跟踪能力将直接影响虚拟惯量的控制输入量,因此,考虑虚拟惯量控制的双馈风电机组在锁相环作用下,对系统小干扰稳定性的影响成为亟需解决的问题。首先,计及双馈风电机组的转子电压、锁相环、虚拟惯量控制、转子侧变频器、风电机组机械部分等暂态特性,建立了考虑锁相环与虚拟惯量控制的双馈风电机组并网的互联系统小干扰模型。在此基础上,考虑到锁相环与虚拟惯量控制均会影响同步发电机振荡模态,采用解析的方法从机理上揭示了二者共同作用下系统的小干扰稳定性,即对于含虚拟惯量控制的双馈风电机组,锁相环主要通过影响虚拟惯量对系统的参与程度进而影响系统阻尼:锁相环比例—积分(PI)参数越小,虚拟惯量控制状态变量对区间振荡模态的参与因子越小,机电振荡模态阻尼比越大,这与不含虚拟惯量控制的双馈风电机组中锁相环对系统阻尼特性的影响相反。仿真结果验证了所建模型的合理性与分析结果的正确性。     

双馈风电机组动力学特性对电力系统小干扰稳定的影响分析

风力发电是目前最有效的一种利用可再生能源的方式。大规模风电接入高压输电网后对系统小干扰稳定的影响机理是亟待回答的问题。利用特征分析方法,研究了工作在最大功率点跟踪模式以及含附加虚拟惯量控制的最大功率点跟踪模式下,双馈风电机组动力学特性对电力系统小干扰稳定的影响,提出可利用双馈风电机组的功率注入模型进行含风电电力系统小干扰稳定分析。仿真计算验证了结论的合理性。     

同步耦合双馈风机的虚拟惯量优化控制技术

双馈风电机组在同步并网时虚拟出的可控惯性将显著影响电网的动态特性,仍须通过优化控制减少其附加运行风险,充分发挥其控制潜力。该文首先建立引入虚拟同步控制后的双馈风电机组的动态模型,并分析双馈风机与同步发电机之间建立的虚拟同步耦合关系。在此基础上,构建双馈风机同步并网系统的能量函数,基于同步并网耦合关系提出双馈风电机组的变惯量优化控制策略,并借助控制参数对系统稳定性的影响分析,设置虚拟惯量参数范围。最后,搭建双馈风机同步并网系统进行仿真验证,双馈风机的虚拟惯量需要在合理范围内通过变惯量优化才能为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。     

双馈风电机组虚拟惯量控制量化分析与参数优化整定

风电机组虚拟惯量控制与锁相环、滤波器等环节交互耦合，各环节及参数对惯量响应特性的影响机理尚不明晰，不利于虚拟惯量控制优化与参数整定。为此，首先建立了考虑锁相环动态特性、滤波器带宽的双馈风电机组虚拟惯量附加控制详细状态空间模型，从系统稳定性与阻尼特性2个方面，量化锁相环参数、滤波时间常数、虚拟惯量系数对风电机组惯量响特性的影响与变化规律；在此基础上，从系统小干扰稳定、惯量时间常数、阻尼比角度出发，探讨了上述参数的优选取值范围，并提出了虚拟惯量关键参数优化整定方案。最后，在Matlab/Simulink中搭建了双馈风电机组接入无穷大电网仿真模型，仿真验证了理论研究与所提参数整定方案的合理性与有效性。     

双馈风电机组虚拟惯量控制对电力系统机电振荡的影响分析

虚拟惯量控制能使双馈风电机组为电网提供类似同步发电机的调频特性而得到广泛关注,但同时这种有功—频率外特性将不可避免地使双馈风电机组参与到同步发电机的机电振荡模式中,导致系统动态变得更为复杂。为了揭示双馈风电机组中虚拟惯量控制对电力系统机电振荡模式的影响规律,文中建立了基于虚拟惯量控制的双馈风电机组并网系统小信号模型,采用模态分析法分析了虚拟惯量控制相关控制回路(即虚拟惯量模拟环、锁相环和有功控制环)对同步发电机间机电振荡模式的影响规律。基于改进四机两区域系统的研究表明,增大下垂系数和适当增大滤波时间常数能改善系统阻尼,锁相环带宽和功率外环带宽过小将使双馈风电机组有功控制延迟,从而无法提供正向的阻尼转矩,导致系统阻尼减小。     

应用于双馈感应风电机组中的虚拟惯量控制研究

介绍了双馈感应风电机组发电系统原理、气动模型和机械模型的建立,分析了最大功率追踪控制、桨距角控制以及虚拟惯量控制,在Matlab/Simulink仿真软件中搭建双馈感应风电机组发电系统模型,通过电力电子变流器控制对电力系统频率响应的影响进行仿真验证。仿真结果表明:虚拟惯量控制的实施给双馈感应风电机组提供一个虚拟惯量,这一虚拟惯量由存储在转子中的旋转动能提供,并对系统频率起到了支撑作用。     

不同风力发电机组同时并网稳定性分析

针对不同类型风电机组并网对电力系统稳定性的影响,提出了一种系统稳定分析方法。以异步风电机组、双馈风电机组和永磁直驱风电机组为例,详细介绍了其动态数学模型。阐述了电力系统稳定性分析的方法,包括基于特征根的小干扰稳定分析和基于动态时域的暂态稳定分析。基于8机24节点系统进行了仿真实验。从特征根分析结果和动态响应曲线可知:异步风电机组并网对系统动态性能的影响较小;而双馈风电机组和永磁直驱风电机组并网对系统动态性能的影响较大,系统趋于不稳定。     

基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制

双馈风电机组采用电力电子变流器控制使得机械部分与电气部分解耦,大规模风电并网后电力系统总有效转动惯量下降,增加了系统的调频压力。文中通过对双馈风电机组运行及控制特性的分析,研究给出了反映机组有效储能的等效虚拟惯性时间常数的计算方法,提出了基于双馈风电机组有效储能的变参数虚拟惯量控制策略。该控制策略通过检测电网频率变化以及动态识别机组运行状态,修改控制参数控制机组有功输出,释放或吸收机组有效动能,对电网提供动态频率支撑。在理论分析基础上进行时域仿真验证,仿真结果表明,双馈风电机组变参数虚拟惯量控制在机组各种运行工况下实现了对系统频率的有效支撑,提高了电力系统频率稳定性,且保证了机组调频过程中自身运行的稳定性。     

双馈风电机组的综合虚拟惯量控制策略

频率稳定性是电力系统稳定运行的重要保证,大规模风电并网后造成电力系统总有效转动惯量下降,使得电力系统的频率稳定性降低。对双馈风电机组的惯量支持能力进行了分析,并对传统虚拟惯量控制加以改进,提出一种基于稳态频率响应的虚拟惯量控制策略。在DIgSILENT PowerFactory仿真软件中建立了对应的模型,验证了在该控制策略下,双馈风电机组可更有效地对系统频率变化作出响应,从而抑制频率波动。     

双馈风机虚拟惯量控制对传动系统扭振影响

虚拟惯量控制是双馈风电机组参与频率控制,改善电力系统频率响应的有效措施。基于虚拟惯量控制的基本原理,研究了双馈风电机组虚拟惯量控制对传动系统扭振的影响。针对风机传动系统2质块和3质块模型,分析了双馈风电机组虚拟惯量控制引起传动系统扭振的机理,表明了虚拟惯量控制可能激发传动系统弱阻尼扭振模式,从而引起比较明显的扭振。针对上述问题,设计了一种扭振阻尼控制器,该控制器能够有效增加传动系统扭振模式的阻尼,从而抑制虚拟惯量控制所引起的传动系统扭振。仿真算例验证了双馈风电机组虚拟惯量控制对传动系统扭振影响分析结论以及扭振阻尼控制器的有效性。     

大型风电基地的发展特点探讨

针对2011年发生的大规模风电机组脱网事故及2012年以来出现的严重弃风现象,结合大型工程一般发展规律,以酒泉风电基地为实例,通过分析其建设运行过程中的各种现象及暴露出的问题,探讨提出大型风电基地整体发展的几个特点。大型风电基地开发是一项工程活动,必须遵循工程固有自然科学规律。大规模风电开发是复杂的技术和技术群的应用和集成,要按工程科学实施。大规模风电开发是目标要求明确的大型工程,成本、质量、效率必须三者并重。大规模风电受地理、当地经济和电网等多因素制约,应由国家能源主管部门进行规划、建设、运行和用电的整体协调。为了保证大型风电基地的可持续发展,其必须要与环境、生态协调一致。     

风速廓线在风电场功率预报中的应用

通过分析我国内陆河北省张北县和吉林地区风电场内的风速廓线变化特性发现,各高度间风速的差异分布大体相同:各高度间风速差异由夜间到白天逐渐缩小,在中午达到最小,由白天到夜间逐渐增大,并且在各个阶段又相对稳定,即在日出后由地面向上的热量输送逐渐增强,湍流加强,各层间的风速差异减少,并迅速趋于稳定,直至日落湍流减弱。各层间的风速差异迅速增大,并趋于稳定。这一规律的发现对解释涡轮高度不同时间、相同风速条件下风机出力不同及风电功率建模有重要意义。     

Operation and Development of Grid-Integrated Jiuquan Wind Power Base

In this paper the author describes the current development of the 10-GW wind power base in Jiuquan, Gansu Province. The future planning of the wind power base and the relevant power grid are also introduced based on the assessment on the wind resources and the wind power operation with the grid.     

风能技术可持续发展综述

文章介绍了我国风电发展的现状和长期规划。综合分析了风电技术可持续发展中的重点问题,如风能资源评估、风电机组技术的发展趋势、风电并网关键问题、海上风电场建设、风能与其他能源组成互补系统以及风电直接应用与大规模蓄电相组合等。随着风电机组技术水平的不断提升,风电机组发展趋势为：单机容量不断提高、风电机组型式多元化、风电机组关键部件技术不断发展、风电机组设计技术趋向成熟、风电机组制造技术智能化、风电机组可利用率不断提高。     

基于t Location-Scale分布的风电功率概率预测研究

风电功率特有的随机波动性,导致风电功率点预测方法的预测精度不高,增加了风电并网的难度,致使风电场弃风现象严重。基于风电功率点预测的基础上,风电功率概率预测可以预测出风电功率的波动范围,为电力系统的安全运行以及电网调度运行给出不确定信息和可靠性评估依据。提出了一种基于t location- scale分布的风电功率概率预测方法,即采用t location-scale函数来描述风电功率预测误差概率分布,并以此建立误差分布,基于已建立的误差分布可以进行概率预测。并引进了覆盖率和平均带宽来评价预测区间的优劣程度。利用吉林省西部某风电场历史数据验证了该方法的可靠性。     

风力发电机组的有功控制研究

阐述了随着风力发电技术的迅速发展,以风能为基础的风力发电在全球的应用越来越广泛,风力发电在电力能源中所占的比例也越来越高。提出了由于风能的随机性和偶然性,使风力发电并网运行时产生很多技术问题,如有功调节能力差、电能质量差等,这些已成为制约风力发电大规模发展的主要问题。因此,研究含双馈风力发电机组的有功-频率调节对风电大规模利用具有非常重要的现实意义。以IEEE-9节点为例,介绍了双馈风电机风能捕获原理,提出风力发电机的有功调节-调频控制策略,并通过仿真验证了控制策略的有效性。     

中国风电开发消纳及输送相关重大问题研究

分析了中国风电发展现状（风电装机容量快速增长;风电分布较为集中）及存在的问题（系统调峰能力不足;跨大区域互联规模小,不利于风电消纳）,提出了中国风电健康可持续发展的思路（优化电源结构以建设适度规模的调峰电源;建设坚强跨区域互联电网;合理的煤电布局和风火打捆输送;政策支持）和中国未来风电的合理开发规模及相关效益。     

黑龙江省大力发展风力发电的探讨

风力发电是一种利用风能资源发电,节约煤炭、石油等不可再生能源,保护环境的最新能源解决方案。针对世界和我国风能资源的分布及风电建设情况进行了研究和探索,结合黑龙江省的风力资源特点及黑龙江省的人文地理实际,提出了要在黑龙江省大力发展风电产业。并对当前风电发展过程中遇到的困难提出了建设性的意见和解决办法。     

风电场功率分配算法

在风电出力受限时,调度需要考虑多个风电场出力叠加所带来的平滑效应,优化功率分配。根据风电场是否具备风电功率预测系统建立了5种不同的风电场功率分配算法模型,以单个区域中的多个风电场的未来1 h功率预测数据来计算5种算法下所有风电场的总出力及相应的损失电量。结果表明,考虑预测的算法所得到的风电场出力情况与风力发电限值最为接近,且损失电量最少,明显优于不考虑预测条件下的算法。通过研究这5种算法也为风力发电的调度提供优化方案。     

酒泉风电跨区消纳模式及其外送方案

随着大规模风电基地的开发利用,电力、电量消纳市场成为制约风电发展的首要问题,没有成熟的解决方案可循。文中就酒泉风电跨省跨区消纳的必要性、酒泉风电的消纳能力、风电接入的辅助服务需求、甘肃风电外送模式、甘肃风电外送功率调节方式、酒泉风电基地外送负荷特性和能源基地直送类型外送成本等基本观点进行了探讨,论证了在多种约束条件下,风电、光电、水电、火电联合打捆外送是近期酒泉风电外送的最可行的选择,最后提出了促进大规模风电输送及消纳的政策性建议。