直驱型风电并网系统建模及关键参数变化影响研究

以直驱永磁同步风力发电机为研究对象,分别建立了风力机、永磁同步发电机、换流器等环节的数学模型,并采用加权等值的方法对多台直驱型风电机组进行了等值。在并网系统的控制方面,基于矢量控制方法设计并实现了风机系统背靠背换流环节以及基于电压源换流器的高压直流输电(Voltage source converter based HVDC,VSC-HVDC)并网环节的控制策略,并从理论上分析了受端换流器的直流电压控制参数及受端所联电网强度对系统动态特性的影响。最后,通过PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真软件对直驱型风电并网系统的运行特性进行了仿真分析,重点研究了风电系统接入不同强度的受端电网及并网侧换流器关键控制参数的不同取值对直驱型风电并网系统动态特性的影响,仿真结果验证了理论分析结果的正确性和合理性。     

计及电压稳定约束的含风电区域电网调度域划分

为了解决风电接入电网带来的系统灵活性与风电消纳以及运行不稳定问题.文中提出了随机潮流下电压稳定L指标评价电压稳定与电网运行域的概念,该方法可以准确地找出风电并网后全网电压稳定性最薄弱的节点,帮助调度人员对薄弱节点监视与控制,并提出基于观测全网电压稳定情况的电网运行域划分指标,基于电压稳定约束将电网划分为不同的运行域.通过IEEE-30节点典型算例系统仿真计算,验证了所提策略与指标的有效性.     

含大型风电场系统暂态电压稳定性分析

目前,静态电压稳定和暂态功角稳定的机理研究和分析方法已取得很大进展,然而对暂态电压稳定性的研究不够充分,有关暂态电压崩溃的机理、模型和稳定指标的研究尚待深入。为了探讨大型风电场接入电网后在电网受到短时大扰动后的暂态电压稳定性以及故障期间如何保持风电场并网运行并对系统暂态电压稳定提供动态支持,基于双馈风机建立了风电机组的暂态数学模型,分析了含风电场地区电网暂态电压失稳的机理,建立了暂态电压稳定指标和风电机组的综合控制模型,对比分析了不同风电接入容量、不同故障位置以及不同阵风强度下系统节点的暂态电压稳定性。通过改进风电机组的控制模型建立了具有暂态电压支持能力的快速桨距角控制和转子侧变频器控制协调控制模型以改善电网故障期间风电场地区的暂态电压稳定性。最后,通过仿真分析了大型风电场接入电网后系统发生大扰动期间风电机组特性对电网暂态电压稳定性的影响,验证了改进的控制模型对提高风电场地区暂态电压稳定性的有效性。     

利用抽水蓄能电站提高电网接纳风电能力

风速的波动性导致风电场不能提供连续可靠的高效风电功率,制约了风电产业的发展.本文在保证电网安全稳定运行的情况下,针对大规模风电并网,采用动态规划法,以在建呼和浩特抽水蓄能电站和并网风电为例,研究风电—抽水蓄能电站联合发电系统运行模式.采用基于电网柔性规划的机会约束理论,对常规潮流计算方法进行改进,在MATLAB/MATPOWER组件下实现该潮流的优化算法.研究结果表明,抽水蓄能电站与并网风电场可形成功率互补.不仅实现风电场功率输出最大化,而且抑制风电场功率波动,提高电网接纳风电能力.     

基于DIgSILENT的双馈风机低电压穿越特性分析

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全. 当电力系统电压出现跌落时,大容量风电场的切出会影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具备低电压穿越能力,以保证系统出现电压跌落时风电机组不间断并网运行. 为研究风电机组与系统的交互影响,探讨了双馈风电机组撬棒保护电阻取值、投切控制策略,并分析了低电压情况下双馈风电机组DFIG的保护控制措施与系统动态特性之间的联系. 在DIgSILENT中搭建双馈风电场分析撬棒阻值不同对风机实现低电压穿越的影响,并研究了不同故障情况下双馈风机低电压穿越特性. 本文的研究结果可以为风电机组的并网运行和电网的稳定运行提供参考.     

调峰能力对风电并网的影响

研究电网风电接纳能力,首先要研究风电出力与负荷的相关性和风电并入电网对电网调峰能力的影响.通过计算风电容量因数和负荷功率的相关系数,考察风电的反调峰特性.通过对山东电网的分析,冬季风电的反调峰特性最为严重;等效负荷峰谷差率不仅与相关系数有关,还与风电容量因数均值有关,且春季峰谷差率增加百分点最大,风电并网增加了电网的调峰压力;在夜间低负荷而风电出力增加时段,常规机组出力已经处于较低水平,当达到调节范围的下限,富余的风电不能接入,常规机组的最低出力约束成为限制风电并网的最主要因素.     

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.     

分散式风电场小型分散集群储能选址定容方法

为了提高风电并网能力,提出了一种基于考虑接入容量和功率因数的分散式风电场小型风电集群储能选址定容方法。首先给出储能系统接入分散式风电场后的网损计算方法,将网损作为衡量配电网网损运行特性的指标,利用权重系数求解总网损最小的多目标优化函数并进行选址。其次建立基于出力不确定场景的分散式风电场的鲁棒自适应数学模型,并将储能系统的容量配置问题转换为求取能源损失问题。最后通过仿真算例证明了所提策略能够有效地提高分散式风电场的并网特性,提高了分散式风电场运行的经济性。     

计及风电和燃料电池的综合能源系统阻尼特性分析

综合能源系统可协调多种能源,有效提升新能源利用效率,已成为促进能源可持续发展的重要手段,研究多能源接入电力系统影响已成为综合能源系统发展的重要内容。针对计及风电和燃料电池联合并网运行的电力综合能源系统阻尼特性展开研究。首先,构建风电机组和燃料电池的数学模型,导出两者并网后系统小干扰稳定分析模型;之后,采用特征根分析和时域仿真分析法,针对算例系统研究不同运行工况/因素下计及风电和燃料电池的互联系统阻尼特性,包括其不同容量配比、不同接入方式以及联络线传输功率变化等。研究结果可为评估综合能源系统消纳新能源发电的能力及稳定运行提供技术参考。     

分散式风电并网规划方法

为了研究考虑网损和电压因素的配电网最大接纳风电能力,提出一种基于考虑接入容量和功率因数的分散式风电选址定容策略.给出配电网接入分散式风电场后的网损率计算方法,将网损率作为衡量配电网网损运行特性的指标,利用权重系数求解总网损率最小的多目标优化函数.考虑接入容量和功率因数对网损的影响,建立规划模型,得到接入点的最大接入容量和功率因数,并根据电压稳定裕度分析分散式风电场并网后对配电网带载能力的影响.利用IEEE-33、69及37节点系统仿真算例证明了所提策略对配电网最大程度接纳风电、提高带载能力和减小网损的有效性.     

一种抑制大规模风机连锁脱网的电压无功控制措施

大规模风机连锁脱网不仅制约了电网对风电的接纳能力,而且严重威胁电网的安全稳定运行。归纳整理风电机组连锁脱网事故发展的4个阶段,指出风电连锁脱网中的主导影响因素,提出一种抑制风电连锁脱网事故的无功电压两级控制策略,分别从风电场层面和电网层面协调风电系统中电压无功可控装置,保证系统电压的安全稳定运行。最后,以实际电网为原型的等效风电系统为例,仿真重演风电连锁脱网4阶段,证明所提出的电压无功控制策略可以有效地抑制风电系统连锁脱网事故的发生。     

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.     

浙江风电发展现状及应对策略研究

浙江省浙江风能资源丰富,并入浙江电网的风电总容量不断增大,已建有大型风电厂14座．按照定速恒频异步风电机、双馈异步风电机、直驱式交流永磁同步风电机等机型的不同,各类型机组也有不同的运行特点．电网规模不断扩大,网络结构日趋复杂,浙江电网发生故障的概率也在不断增加．根据这些影响,从管理和技术两个层面提出了强化浙江风电并网管理的各项措施,包括加强并网管理、运行管理、建立风电场功率预测预报机制、电网升级改造、规划风电接入容量等．     

含风电场最优潮流及其关键技术研究综述

大型风电场并网发电给电网带来清洁能源的同时也使电力系统安全可靠运行面临诸多挑战,研究含风电场最优潮流对于提高电力系统稳定运行与能源利用率具有重要意义. 含风电场最优潮流是一个新型的高维、非线性的复杂优化问题,且由于风电的随机性、间歇性和不可控性使其复杂程度和计算难度进一步加大. 针对这一问题,本文通过数学模型和求解方法这一主线,阐述了含风电场最优潮流的发展现状以及因风电的随机性对电力系统造成的影响;总结了对风电场处理的现有研究技术,分析了求解含风电场最优潮流的各种算法的优点与不足;在此基础上对未来含风电场最优潮流的研究方向进行展望.     

蓄电池容量对离网风电－网电互补供电系统性能的影响

以某地区两个年份的气象数据为依据,采用模拟和实验的方法,在建立离网风电－网电互补供电系统控制及运行模型的基础上,研究了蓄电池容量对3kW互补供电系统性能的影响．结果表明：在保证风电／网电最小时间间隔切换的最小蓄电池容量情况下,随着蓄电池容量的增加,风能利用率和风电／网电供电时间比变化很小,但供电成本增加明显．     

离网风电-网电互补的模拟供电试验

以离网风电一网电互补的抽油机供电关键技术研究为理论基础,确立了离网风一网互补供电系统模拟试验研究方案;通过建立模拟试验平台,确定了风力发电机模拟发电系统,并基于计算机设计了一套完整的信号测量与控制系统;进行了模拟供电的试验研究．     

京津唐电网风电运行数据分析框架初探

随着京津唐电网风电装机的快速增加,风电运行对电力系统影响的问题日益突出。本文提出了一套基于风电运行随机性、波动性和峰谷特性的风电运行数据分析的构想。首先分析了京津唐电网风电运行特性,并基于京津唐电网风电运行特性提出风电运行指标体系;然后给出风电运行数据分析的初步构想．为调度部门建立实时监视、分析风电运行系统进行探讨研究。     

基于功率预测的波动性能源发电的多时空尺度调度技术

中国风电发展已经进入了持续稳定阶段,规模化并网发电成为主流的发展模式。风电的波动性、随机性突出,而且在不同时间、空间尺度表现出不同的特性,对电网的安全稳定运行产生了深刻的影响.统计分析中国风电的波动性和随机性及风电大规模接入对电网调度的影响,建立电网-波动性电源-可控电源的新型网源协调互动调度运行机制;指出风电功率预测是解决风电波动性影响的关键基础,而将风电功率预测信息纳入调度体系建立新的预控调度技术是实现高比例风电消纳的关键途径.     

直流微网供电系统控制技术研究

根据风能发电与太阳能发电的相辅特性以及蓄电池的储能特性,构建了一套多电源供电的直流微网系统发电模型.通过对此系统的能量流动及运行特性的分析,提出了此系统的能量管理方案.分别绘制出了直流微网各组成部分的模块方框图以及仿真模型.针对逆变器的拓扑结构得出了其控制的数学模型,采用基于SVPWM的电压电流双闭环控制实现了微网在并网和离网两种运行模式下的稳定运行和自动平滑切换.最后通过仿真测试验证了分布式电源、蓄电池、负载以及电网在不同的工况下此能源控制方案的可行性,实现了此供电系统的稳定运行.     

并网双馈风力发电机组的建模与仿真

基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了双馈风力发电机组/风力发电场的暂态模型.对风速变化下风电场并网运行的端口特性做了仿真,验证了模型的正确性.其次,对典型故障情况下并网风电场的运行进行了仿真,分析了转速、有功无功等量的动态响应,并验证了转子侧有Crowbar保护电路的双馈电机有一定的低电压穿越能力,有助于故障情况下电网的恢复.