双馈风力发电机低电压穿越转子动态过程分析

实现风力发电机组不间断运行的最关键问题是风电机组的低电压穿越能力,而双馈式风力发电机则为当今使用最广泛的变速恒频风力发电机之一,为了便于对双馈电机低电压穿越技术进行研究,根据双馈风力发电机的数学模型详细地分析了双馈发电机在电网电压跌落及电网电压在各种不同时刻恢复时的动态响应特性,计算出了电网电压跌落时转子侧电压的瞬时最大值与电压恢复时转子侧电压瞬间的最大值与最小值,并在此分析的基础上给出了相关的仿真波形,从而为低电压穿越保护电路的参数设计及控制策略提供了理论依据.     

双馈风力发电机低电压穿越能力平台测试技术

双馈风电机组一般会配置不同型号的发电机,在某一型号双馈风电机组通过低电压穿越能力现场测试后,配置其他型号发电机的风电机组的低电压穿越特性需要研究。在分析发电机变化对双馈风电机组低电压穿越特性影响的基础上,提出了一种发电机平台测试技术,包括测试平台的构建、测试程序及测试内容。在某厂家搭建了1.5 MW双馈发电机测试平台,分别测试两种型号发电机与同一型号变流器运行的低电压穿越能力。案例测试验证了发电机平台测试技术的合理性,该技术可用于确定双馈发电机变化后的风电机组低电压穿越特性。     

液力变矩型同步风力发电机低电压穿越性能分析

液力变矩型同步风力发电机组是国内近期投运的一种新机型,它的核心技术是应用Win Drive液力变矩器进行变矩调速,实现风机可变输入转速的恒速输出,为发电机同步并网提供稳定的输入转速。同步发电机的励磁系统配套自动电压调节器进行励磁控制,有效地解决了传统风机低电压穿越能力差、无功输出能力不足的问题。针对2.0MW液力变矩型同步风力发电机的运行特点,研究其工作原理及控制策略,建立机组主要组件的数学模型,结合实际参数进行模拟仿真,分析了电网短路故障时机组低电压穿越的动态响应能力。     

风力发电机组低电压穿越能力的试验分析

针对多起因系统故障引起电压跌落,导致风力发电机组脱网事故,对风电机组的低电压穿越能力进行分析,采用风电机组低电压穿越移动测试装置对风电机组进行低电压穿越能力测试。测试结果表明:风电机组低电压穿越能力测试可以精确记录风电机组低电压穿越期间电压、电流等各项参数指标,对并网风机及系统的稳定运行意义重大。     

不同风电机组的低电压穿越能力分析

应用Matlab 7.0建立了含不同风电机组的风电场动态模型,用于研究包含恒速异步风力发电机和双馈异步风力发电机的风电场对电网的影响,通过仿真分析电网发生严重三相短路故障后不同风电机组的低电压穿越能力,以及加装静止无功补偿器(SVC)后风电机组的低电压穿越能力.比较风电机组转速、有功功率和无功功率变化情况,得出结论:双馈异步风力发电机变速平稳,低电压穿越能力较强,有利于优化电能质量.当电网发生故障时,针对风电场中的不同风电机组应采用不同的策略来提高风电机组的低电压穿越能力,维持电力系统的稳定运行.     

5 MW双馈风电机组低电压穿越的仿真分析

针对海上风力发电机组安全可靠运行要求的发展趋势,本文在阐述双馈风电机组控制原理的基础上,建立了双馈发电机及其变流器的控制模型。其次,在分析电力系统对并网风电机组低电压穿越原理基础上,比较分析了双馈风电机组低电压穿越的各种控制技术方案。最后,结合海上用5.0 MW双馈风力发电机组电气参数,对2种典型低电压穿越的转子电路保护措施进行了仿真比较。分析结果表明,采用二极管整流桥加IGBT和保护电阻构成斩波器的措施具有较好的暂态控制效果。     

变流器瞬时功率平衡理论在直驱永磁风力发电机组低电压穿越中的应用

为了研究直驱永磁风力发电机组的低电压穿越运行特性,建立其数学模型,利用电力系统电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC搭建了机组仿真模型,进行了电网电压跌落故障发生时的机组低电压穿越特性仿真。利用低电压穿越设备对东北地区某风电场直驱永磁风力发电机组并网低电压穿越运行进行了测试。通过实测数据与仿真数据的对比,验证了所提出的直驱永磁风力发电机组并网运行控制策略及仿真结果的正确性。     

双馈风力发电机三相短路电流分析

为了研究双馈风力发电机组的低电压穿越控制问题,分析了双馈风力发电机定子端三相短路时短路电流的产生机理,给出了双馈风力发电机在空载同步转速条件下的定转子短路电流的近似解析表达式.在此基础上,根据双馈风力发电机内部的电磁关系,分析了发电机故障前不同转速、输出有功功率及无功功率等运行状态对双馈发电机短路电流的影响.在理论分析的基础上,建立了3 MW双馈风力发电机的模型,对发电机定子端三相短路故障状态进行了仿真研究.仿真结果表明:通过定转子短路电流的近似解析表达式和发电机故障前的初始状态可以有效对双馈发电机短路电流进行定性分析,为进一步研究双馈风力发电机的低电压穿越能力提供了理论依据.     

双馈风力发电机组及其低电压穿越技术的研究

介绍了双馈电机转速和功率独立调节的基本原理,利用定子磁链定向对其进行矢量控制.建立了双馈发电机的数学模型并对其在风速发生变化时进行仿真.研究了双馈风电机组在电网故障时的运行情况,分析了风力发电机组低电压穿越技术.双馈风电机组只有具有低电压穿越能力,才能保证电网出现短暂故障时还能保持并网运行.     

直驱风机低电压穿越控制技术研究及实测验证

随着风电大规模接入电网,新的并网规范要求风力发电机组必须具有低电压穿越能力.针对直驱式风电机组,采用直流母线卸荷电阻限制电压跌落时变流器直流环节产生的过电压,并通过改进电流控制策略抑制变流器过电流,从而实现永磁同步发电机风电机组的低电压穿越运行.在网侧变流器数学模型的基础上进行了卸荷电阻的优化设计,提出了电网电压跌落故障时网侧变流器的改进电流控制策略,最后在1.5 MW级永磁同步发电机风电机组上进行现场低电压穿越能力测试,实测验证了所提出方法的正确性.     

Combined hydro-wind generation bids in a pool-based electricity market

Present regulatory trends are promoting the direct participation of wind energy in electricity markets. The final result of these markets sets the production scheduling for the operation time, including a power commitment from the wind generators. However, wind resources are uncertain, and the final power delivered usually differs from the initial power committed. This imbalance produces an overcost in the system, which must be paid by those who produce it, e.g., wind generators among others. As a result, wind farm revenue decreases, but it could increase by allowing wind farms to submit their bids to the markets together with a hydro generating unit, which may easily modify its production according to the expected imbalance. This paper presents a stochastic optimization technique that maximizes the joint profit of hydro and wind generators in a pool-based electricity market, taking into account the uncertainty of wind power prediction.     

Electrolyzer switching strategy for hydrogen generation from variable speed wind generator

This paper presents a new switching strategy for electrolyzer used in hydrogen generation which is connected to the terminal of a wind farm. The output of wind generator, in general, fluctuates greatly due to the random wind speed variations, which has a serious influence on the power system operation. In this study, the wind farm is composed of variable speed wind turbines (VSWT) driving permanent magnet synchronous generators (PMSG). The hydrogen generator (HG) is composed of rectifier and 10 electrolyzer units where each unit is controlled by the chopper circuit. To smoothen the wind farm line power, at first, a reference for the line power is generated from the difference of exponential moving average of wind farm output and its standard deviation. Then the switching strategy is developed in such a way that the proposed cooperative system can smoothen the wind farm line power fluctuation as well as generating hydrogen gas absorbing the fluctuating portion of wind farm output that lies above the reference line power. This novel switching strategy helps each electrolyzer unit working in full load and shift operation conditions and hence increases its lifespan and efficiency. The performance of the proposed system is investigated by simulation analyses, in which simulations are performed by using PSCAD/EMTDC.     

基于PSCAD/EMTDC的双馈感应风电机组变桨距控制仿真分析

提出一种简化的风力机变桨距控制模型,通过发电机转速和风力机输出功率的反馈信号分别调节桨距角,控制发电机的转速恒定和风力机输出功率平稳.采用PSCAD/EMTDC仿真软件建立该变桨距控制模型,对整个风力发电系统(包括双馈电机和并网装置等)进行仿真,验证该风力机变桨距控制方法的可行性.     

基于等效负荷区间和随机生产模拟的新能源接纳能力快速计算方法

新能源大规模接入电网,对电网的调峰造成了巨大压力,并导致系统弃风率增大,因而快速准确地计算系统常规机组的最优开机容量及其对应的弃风率十分重要。基于此,提出了基于等效负荷区间和随机生产模拟的新能源接纳能力快速计算方法。首先,引入等效负荷区间和可信容量的概念来初步确定传统机组开机容量;然后,运用随机生产模拟中的时序卷积和持续卷积计算各类电源上网电量,利用时序卷积将风电出力和负荷出力及联络线功率在时间尺度上进行序贯卷积,可以准确计算出该区域新能源接纳电量,利用持续卷积可以快速计算出常规机组周期内的发电量;最后,以某省电网为例,对所提模型、算法的有效性进行了验证。该方法可应用于风电电源规划、调度中开机容量的确定、风电场弃风率的快速计算等场合。     

包含风电场电力系统的小干扰稳定分析建模和仿真

为了研究风电场和电力系统相互作用的稳定性,提出一种用于小干扰稳定分析的风力发电机组的数学模型.应用该建模方法对风电场接入无穷大系统和接入三机系统的两种情况进行了计算,研究了风电场接入系统后影响系统小干扰稳定性的因素.算例分析表明,与风电机强相关的振荡模式有着很好的阻尼;与电力系统相连时,风电场对与大系统中其它同步发电机强相关的振荡模式影响很小.该建模方法为包含风电场电力系统的小干扰稳定分析提供了理论依据和实用工具.     

用于振荡稳定性分析的并网风电场动态等效模型

风电接入引发的电力系统低频振荡、次同步振荡和超同步振荡事件在全球范围内均有发生,合理有效地对风电场进行等效建模,是研究风电场并网系统中此类"振荡稳定性"问题的基础。为此,该文研究了用于振荡稳定性分析的风电场动态等效模型。首先,推导了风电场线性化模型的相似变换,将N机风电场等效为N个单机并网构成的等效子系统。然后,结合等效子系统模型的数学表示形式,分析了可对风电场进行单机等值的理论依据和成立条件;并提出一种可用于振荡分析的风电场动态等效模型。最后,通过仿真算例,验证了所提动态等效模型的有效性。结果表明,该模型可有效反映原风电场的振荡特性,且计算量小、应用简单。     

基于中长期风电光伏预测的多能源电力系统合约电量分解模型

针对大量新能源参与的电力系统中长期运行,提出考虑电量分解与检修计划相互影响的含风光水能源的电力系统合约电量分解模型。以新能源消纳和检修经济性为目标,旨在合理分解电量的同时提高新能源在资源丰富时段的消纳率,并根据资源分布和各时段能源参与情况安排各类机组检修计划,从而保证机组检修的经济性。由于风光资源的不确定性,从数据挖掘角度出发,提出基于聚类方法的光伏电量预测方法和非参数核密度估计的风电电量预测方法,并以此作为含风光水能源电力系统合约电量分解的基础。最后,通过算例验证了所提模型在含风光水多种能源的电力系统电量分解及机组检修联合优化中的有效性。     

基于电气剖分信息的风电系统有功调度与控制

针对风速的随机性和间歇性对电力系统调度与控制带来的困难,提出一种风电系统有功调度的二层结构调控策略,即在在线调度周期内,借助系统内常规发电机组的配合对预调度周期内的发电计划进行再校正以及在自动控制时间级内通过与风电机组紧密关联的自动发电控制(automation generation control,AGC)机组的实时偏差调控对在线调度计划外的功率波动进行调整的策略。利用与风电机组、相关非风电机组及其供电负荷等有关的网络源流路径电气剖分信息,计算非风电机组参与发电计划再校正的功率调整因子及参与风电实时功率波动控制的关联AGC机组之间的负荷分配因子。算例表明,二层结构的调控策略可以有效跟踪风电与负荷功率的波动或预测偏差,从而提高整个系统的运行质量。     

永磁同步直驱风力发电系统并网的仿真研究

风力发电技术是分布式发电技术的重要组成部分,而永磁同步直驱风力发电系统的应用日益广泛.但直驱风力发电机产生的电能存在着电压幅值频率随风速变化、功率不稳定等诸多问题.为解决该问题,基于永磁同步直驱风力发电系统各个部分的工作原理,采用现代电力电子技术结合先进的控制技术,分析并设计出适合于直驱风力发电系统的逆变装置.在此基础...     

基于WCVaR评估的虚拟发电厂能量市场收益——风险模型

由于虚拟发电厂中存在风电机组等出力波动的可再生分布式电源,为了量化风电机组出力不确定性对虚拟发电厂进行能量交易时的收益风险,在考虑了风电机组出力不确定性因素后,利用最差情景下的条件风险价值(WCVaR)方法构建了包含运行成本、售电收益和交互收益的虚拟发电厂能量市场的收益—风险模型,然后采用遗传算法对其进行求解,并通过算例分析了不同风险水平下的机组出力情况、交互收益和碳排放量,以及虚拟发电厂在不同风险水平下进行能量交易时的WCVaR,验证了所提出模型的正确性,为分析风电机组出力对虚拟发电厂的收益、风险和减碳的影响提供了理论支持。