大型风光联合发电系统建模及故障特性研究

在风力发电和光伏发电理论研究的基础上,建立双馈变速风电机组和光伏发电单元的机电暂态模型,并采用组合建模的方法建立某大型并网风光联合发电系统模型,研究风光联合发电系统不同运行模式下的故障特性,分析风电、光伏发电各自的故障特性及发电系统整体的故障特性之间的关系,为风光联合发电系统并网研究提供了分析手段和技术储备。     

一种并网型风光互补发电系统的建模与仿真

分析了风光互补发电系统的技术优势,设计了基于固态变压器结构的并网型风光互补发电系统。分别建立了光伏系统,风力发电系统,超级电容和蓄电池的模型,并分析各环节的控制策略,提出了基于平均功率的储能设备容量配置方法。仿真结果表明,该系统能模拟风光互补系统在不同模式下的运行特性,可以有效降低功率波动和维持电压稳定,并能在低光照强度、低风速等情况下为系统提供短时能量支撑。     

风光蓄互补发电系统容量的改进优化配置方法

风光互补发电系统利用风能与太阳能的互补特性,相比于单独的光伏发电或风力发电,其输出功率波动小。合理配置风电/光伏/储能的容量,既可提高系统供电可靠性,又可降低系统成本。针对风光蓄互补发电系统,提出一种改进的容量优化配置方法,考虑独立和并网两种模式,对风力发电、光伏发电和蓄电池的容量进行最优配置。该方法充分利用风光互补特性,在系统独立运行时,只需较小的蓄电池容量即可保证高供电可靠性,并可减少蓄电池的充放电次数和放电深度;在系统并网运行时,进一步提出采用分时段优化策略来配置所需蓄电池的容量,保证负荷供电需求和入网功率的波动特性满足要求。算例验证了所提改进优化方法的合理性和优越性。     

农村微电网风光储多时间尺度互补供电技术研究

对农村微电网中风光储互补供电技术进行了针对性研究,提出了一种风光储多时间尺度互补供电技术,利用储能系统和风光发电系统在时间尺度上的差异和互补特性,充分发挥储能系统的快速功率吞吐能力和灵活充放电特性,与分布式风光发电的备用功率调节特性协调互补,进而提高农村微电网供电系统的供电可靠性和安全性。基于PSCAD/EMTDC电磁暂态仿真平台建立风光储互补微电网电磁暂态仿真模型,在农村微电网并/离网切换过程中对储能系统的快速功率支撑以及风光储的多时间尺度供电技术进行了仿真分析,结果表明风光储多时间尺度互补供电技术运行稳定,解决了农村地区供电可靠性低及电能质量差等难题。     

联合互补发电系统优化策略研究

随着新能源战略提出,传统的单一发电系统存在一定弊端,多系统联合发电成为发展方向.针对风电和光伏发电由于时间和空间限制存在很大波动性的问题,提出一种基于风电、光伏发电及抽水蓄能电站的联合互补发电系统优化策略,以联合互补发电系统的经济指标作为研究重点,以联合互补发电系统的功率波动性最小为优化目标,对系统运行情况进行分析,建立风光互补抽水蓄能电站配置模型,并采用改进粒子群算法对联合互补发电系统进行优化.研究成果表明,联合互补发电系统解决了单一发电系统弊端,提升了发电效率.     

间歇式电源并网系统的中长期特性仿真研究

间歇式电源的大规模发展及并网运行,在带来巨大经济效益的同时,也给电网中长期过程的频率稳定和有功平衡带来了巨大的影响。在间歇式电源机电暂态模型的基础上,对风电、光伏中长期自动发电控制(automatic generation control,AGC)子站进行建模,该模型可以接受调控中心AGC总站的调度命令,对间歇式电源进行功率调节。然后,利用甘肃电网的某典型日负荷、风速及光照曲线,深入分析了间歇式电源的波动特性及风光互补特性,验证了上述模型具有模拟中长期频率波动的能力。在此基础上,以平抑间歇式电源带来的联络线功率波动为目标,对机组出力计划、二次调频系统等控制策略的效果进行了分析。最后通过仿真计算论证了机组出力计划和AGC系统具有平抑间歇式电源功率波动性的作用。     

风光互补发电系统的能量管理

为了合理调度风光互补发电系统的能量,并且使风光互补发电系统安全稳定运行,通过调节系统运行方式,实现风光互补发电系统能量平衡。控制光伏电池始终运行在MPPT模式,风力发电系统根据光伏输出功率及负载和蓄电池的需求选择运行方式。将蓄电池电流及负载电流之和与光伏电池输出电流做差作为风力发电控制器的输入给定,经过PI调节后,产生PWM信号控制DC/DC变换器的占空比,实现风力机的功率跟踪控制。仿真结果表明在外界环境变化时系统能够及时准确地响应,满足负载需求,体现了风光互补发电的可靠性。     

风光互补发电系统接入对广西典型配电网网损的影响

为了探讨可再生能源接入对系统网损的影响因素,结合广西的风电、光伏运行特性,针对风光互补发电系统接入广西典型配电网展开讨论,从理论上分析了风光互补发电系统接入对配电网网损的影响,并以广西某典型工业园区为实例,分析了风光互补发电系统接入的位置、功率因数以及负荷波动对配电网网损的影响。最后,对于风光互补发电系统接入广西电网提出了指导性建议。     

孤岛微网中风光储混合建模及仿真研究

针对目前微网系统孤岛运行很难获得最大功率和稳定电压的问题,建立了一种可有效抑制功率和电压波动的风光储微网发电系统模型。光伏和风电环节均采取基于扰动观察法的最大功率跟踪控制策略,保证系统获得最大功率及电压;储能环节采取结合U/f控制和功率、电流双环控制的控制策略,维持系统功率及电压的稳定。结合新疆哈密地区实际光照强度、温度及风速的变化,基于MATLAB/Simulink平台对该微网系统进行了仿真。仿真结果验证了所提模型的可靠性和控制策略的有效性。     

光伏市电互补系统建模及其运行特性

建立了光伏市电互补系统动态分析模型,提出了基于变步长无电压检测的最大功率跟踪控制方法及基于逆止二极管控制直流母线入口的光伏市电互补系统控制策略。与扰动观察法比较,验证了所提出的最大功率跟踪控制方法的有效性。光伏市电互补系统运行的仿真结果验证了模型的有效性及负载电流、电压波动特性。实验结果进一步表明,当太阳辐射量降低时,负载电源由光伏向市电自动切换。在电源切换过程中,负载电压与电流波形畸变率小,系统保持平稳运行。实现了太阳能发电即发即用与就地消纳利用的目的。     

风光抽蓄互补系统合理容量效益研究

新能源高渗透率电力系统呈现电量富余、电力不足特点的主要原因是风电、光伏基本不具备容量效益,利用抽蓄与风光组成互补系统是解决该问题的有效途径之一。提出一种风光抽蓄互补系统合理容量效益优化方法,优化模型将互补系统合理容量效益以及风电和光伏装机作为决策变量,兼顾互补系统新能源利用率、发电可靠性和国民经济可行性。实际算例仿真计算的结果表明,所提算法能够有效解决风光抽蓄互补系统的容量效益与装机优化问题。     

光柴储微电网系统建模及运行特性分析*

光柴储微电网作为一种既可并网运行又可孤岛运行的多能源互补电力系统,其运行特性受光伏发电出力波动、负荷扰动、切换时的暂态冲击等因素的影响较大。搭建了一个包含光柴储三种能源结构的微电网系统,基于不同发电单元的输出功率特性,对光伏发电单元、柴油发电机单元、储能系统分别采取MPPT控制、下垂控制、PQ控制方式,对系统由并网转孤岛、孤岛下负载突变两种运行模式进行了仿真验证。仿真结果表明,光伏发电单元参与动态功率调节能有效减小运行模式突变情况下的频率波动,提高系统的稳定性,改善系统的电能质量;该系统能最大限度利用光伏发电生产的电能,减少对柴油发电机的使用,有助于保护生态环境。     

小型风光互补独立供电系统的研究与设计

针对目前小型风光互补发电系统的不足,通过对光伏发电和风电各自实现最大功率点跟踪(MPPT)的原理和控制方进行分析和研究,提出了一种新的分类最优控制法.这种方法根据不同环境条件采用不同的控制方式,在小型风光互补独立发电中用一个Boost变换器同时实现风电和光伏发电的MPPT;同时系统对蓄电池采用带有循环成分的浮充制以延长其寿命.实验结果表明该方案性能稳定,能较好地同时实现风电和光电的MPPT,系统成本有所降低,在小型风光互补发电系统中有较高的推广价值.     

用于平滑可再生能源出力波动的电池储能系统优化控制策略(英文)

针对国内风电、光伏大规模集中接入电网引起的功率波动问题,提出了一种新型的平抑风电或光伏发电波动的控制策略。提出波动率智能化分段控制平滑时间常数,并与储能SOC反馈控制相结合,解决了既有储能系统低通滤波平滑方法存在的问题,兼顾了储能电池的功率平滑备用,最大限度地发挥储能平滑风电和光伏发电的能力。通过实际风场测试数据进行仿真试验,验证了该控制策略的正确性。依托国家风光储示范工程开展了储能控制系统平台的构建和储能平滑现场试验。试验结果表明,该储能控制有效地抑制了风电和光伏波动,增强了新能源并网的友好性。     

风光互补电源储能变换器模型预测控制研究

针对传统PI控制无法满足风光互补电源协调控制的问题,研究了风光互补电源储能变换器模型预测控制。首先分析了风光互补电源中发电系统的功率输出特性,结合蓄电池荷电状态的限制归纳总结出系统运行的4种工作模式和8种工作状态。然后引入基于模型预测的蓄电池充放电控制方法,可以在不同状态之间切换时实现风力发电系统、光伏发电系统和蓄电池之间的协调控制,从而保证风光互补电源为负荷提供稳定可靠的电能。最后通过仿真验证了该控制方法的可行性。     

计及多约束条件的风光互补容量配比研究

为了提高可再生能源利用效率以及土地资源利用率,研究了风电和光伏同场互补共建的容量匹配问题。分析影响光伏增建容量的相关因素,在此基础上建立了反映风电与光伏同场共建互补发电效益与相关约束的指标,并给出增建光伏容量的计算方法及流程。所提方法计及了风光互补发电特性、功率外送限制等运行约束,同时也考虑了光照强度、已建风场设施遮挡阴影等因素对增建光伏容量的影响,方法具有较强的工程实用性。以甘肃某实际风场为例,运用Sunlight和PVsyst仿真软件进行测算,并对风电光伏同场发电的经济效益和相关指标进行分析。仿真结果验证了所提配置方法的合理性和实用性。     

风光互补发电系统的可靠性分析

为了分析风光互补发电系统的可靠性,基于RTS标准测试系统,建立了风电场模型和太阳能光伏发电系统模型,分析了风光互补发电系统的可靠性和影响可靠性的因素,分析结果显示,在风能和光伏发电互补作用下,系统的可靠性指标相对于仅接入风电时会有所上,在风光互补发电系统中加入电池储能系统可以提高风力发电系统的可靠性。     

光伏发电对风光柴储小型孤立发电系统可靠性的影响

因风能和太阳能资源具有季节和昼夜上的互补特性,风光柴储小型孤立发电系统可较好地为偏远地区提供电力服务。建立了反映光伏电池板倾斜角变化的太阳能辐射量及功率输出的可靠性评估模型。采用基于well-being模型的蒙特卡罗模拟法评估了风光柴储小型孤立发电系统可靠性。结合算例分析了光伏电池板倾角、光伏发电峰值功率及强迫停运率等因素对系统可靠性的影响。结果可为风光柴储小型孤立发电系统规划、设计和运行提供指导和参考。     

基于风光发电互补的微电网最优供电模式研究

与传统集中式大电网相比,多种能源互补的分布式发电渗透率不断提升,与大电网互相补充、相互支撑,提高电力系统的可靠性同时也可以灵活实现分布式电源的接入和断开。在Matlab/Simulink中建立了微电网中以光伏电池及风电为电源的系统模型,其中包括微电网主电源模块、非主电源的分布式电源模块、光伏发电模块、负荷等。模型中的负载是按照普通用电负荷增加的,可以进行参数设置更改。微电网系统在单独光伏发电系统供电时负荷的变化会导致系统运行不同,仿真验证了多种能源互补的微电网运行最优化供电模式。仿真结果表明,采用风光互补的供电方式可以保持电压和频率稳定及负荷的正常运行,更大程度的增加供电稳定性。     

基于功率解耦控制的并网光伏发电系统机电暂态模型

提出了一种新的适用于电力系统机电暂态仿真的并网光伏发电系统模型。从光伏发电系统稳态潮流模型出发,兼顾电力系统机电暂态仿真要求和现有光伏电磁暂态模型建模特点,将光伏输出的功率近似解耦,用滤波电路两端的电压相角差、逆变器调制比分别计算并网有功、无功输出,模拟光伏发电系统在稳态和暂态过程中的内外部特性。在电力系统综合分析程序(Power System Analysis Software Package, PSASP)的UD模块中建立模型,通过在光照、电网故障扰动情况下的仿真结果和PSASP自带光伏模型的结果进行对比,验证所建模型的正确性。该模型不但考虑了无功控制,还具有封装性好、计算速度快等优点,对大型光伏接入发电系统的暂态稳定分析具有较好的适应性,可以在大规模光伏并网的相关研究方面提供有效的支持与借鉴。