基于改进支路暂态能量函数的风电并网暂态最优切机控制

大规模风电接入比例的增加对电力系统暂态稳定性造成了影响,因此在风电并网系统的紧急控制中必须考虑风电切机措施。首先分析了双馈式感应发电机(DFIG)的暂态运行特性;然后运用改进支路暂态能量函数法分析了DFIG和传统火力发电机切机效果的差异性。结果表明在风电并网系统的紧急控制中应考虑风电和火电机组切机比例的配合。因此,提出一种考虑风力发电机的最优切机决策模型和一种实用化解法,合理选择最优的风火电切机比例,改善系统恢复过程的特性,极大地提高了系统运行稳定性。通过某区域风电外送系统暂态切机算例验证了该方法高效可行。     

风火打捆外送系统暂态稳定切机控制

风火打捆能源基地的投入运行,在带来巨大经济效益的同时也引起电网安全稳定性发生变化.某些严重故障后,仅切除常规火电机组难以保证系统稳定运行或代价过大.首先分析了风电机组和火电机组暂态特性的差异性以及各自对系统暂态稳定的影响.然后指出了严重故障后导致系统失稳的2个主要原因:一是故障过程中产生了加速能量;二是由于故障后,外送通道被削弱,外送系统输电能力急剧下降.因此,提出了严重故障后火电机组和风电机组的优化切机方案.西北某电网的仿真结果表明:该优化切机方案在保证故障后系统安全稳定运行的基础上,能显著降低系统稳定恢复所需切机量,改善故障后系统恢复特性,大大提高系统运行的安全性和经济性.     

基于风水火打捆外送系统的稳控切机研究

随着国家对风资源的大力开发利用,大规模风力发电基地逐渐形成,但是我国能源资源与能源消费呈逆向分布,大量风电需要通过跨区高压输电线路外送。由于风电本身具有随机性、间歇性和不可控等特性,风电需要与常规能源水电、火电组合外送。风水火打捆外送,在带来巨大经济效益的同时也引起电网安全稳定性发生变化。系统发生故障后仅切除常规水电机组、火电机组难以保证系统稳定运行或代价过大。本文分析了风电机组、水电机组和火电机组各自对稳控切机的影响,指出了优先切风电机组、水电机组和火电机组各自的优缺点,提出了风水火打捆外送系统发生故障后风电机组、水电机组和火电机组的优化切机方案。运用PSASP程序对某实际电网仿真,验证了优化切机方案在保证故障后系统安全稳定运行的基础上,能显著降低系统稳定恢复所需切机量,改善故障后系统恢复特性,大大提高系统运行的安全性和经济性。     

风电参与调频后的切机效果影响研究

电网异步联网后,若直流系统发生闭锁故障,送/受两端电网都将出现功率不平衡,两端电网的频率稳定性会受到很大影响。风电建设规模与出力规模日渐提高,促使风机参与系统调频这一传统电网常规问题,成为亟待探索的方向。然而,由于风机与大水电、小水电、火电等各型类型机组具有不同的调频特性,因此就处理直流系统闭锁故障后送端电网的稳控切机措施而言,不同类型机组的切除效果有很大的不同。本文在分析上述四种类型机组的工作原理与运行特性的前提下,着重分析了风机有无参与调频的情况下送端电网不同类型机组切除对系统频率的影响。采用PSDBPA软件对云南某地区电网中不同类型机组的切机过程进行仿真。结果表明,风电参与调频后系统具有更好的频率调节特性。     

针对风电外送基地的暂态切机决策模型

着重研究风电外送基地参与紧急控制的协调切机措施。在分析鼠笼型异步、双馈感应式以及永磁直驱同步风力发电机暂态特性的基础上,通过定义系统暂态能量切机控制效果指标与系统振荡恢复效果指标,分析不同风机切机措施对改变暂态过程首摆效果的差异性及造成系统阻尼变化进而对系统振荡恢复过程的影响,研究表明双馈感应式、永磁直驱同步风力发电机的切机控制效果基本相同,需要与鼠笼型异步风力发电机切机比例配合进行。提出了协调功角稳定及切机后系统振荡恢复过程的双目标非线性加权模糊切机模型,旨在给出切除不同风机的优化组合方案。仿真算例表明所提方案能兼顾改善系统首摆稳定及后续的恢复过程,对提高系统运行稳定性具有指导作用。     

接入电网对安稳控制的影响

目前云南安稳策略中只考虑水电及火电作为切机对象,未考虑故障引起风电机组脱网对切机量的影响,高周切机与低周减载也未考虑风电机组在频率过高、过低自行脱网的影响。而在"十三五"期间,由于风电接入规模较大,尤其在大理、楚雄,曲靖等区域甚至因频率问题涉及全省范围,安稳策略必须考虑风机在严重故障下脱网所引起的电源损失。因此,有必要研究大规模风电接入对安稳控制的影响,风电场故障下的实际响应特性,形成对风电场的安稳控制原则并提出相应的安稳控制措施,从而保证电网安全稳定运行。     

风电与火电“打捆”外送系统频率调控策略研究

风电与火电“打捆”外送是我国西部风电开发的一个重要特征。以具有典型意义的“风火打捆”仿真分析系统为例,研究了风电与火电之间的相互影响。围绕调差系数、前馈系数和伺服机构时间常数3个重要参数,分析了风功率波动条件下火电机组的一次调频特性。针对风机群体性脱网故障,提出了一种紧急提升火电机组功率的系统频率控制策略,通过监测风机脱网量和火电机组旋转备用量,计算火电机组的紧急提升功率量,将机组CCS由正常AGC控制切换为紧急提升功率的控制,实现减小系统频率波动幅度、提高频率稳定性的效果。针对电网侧不同的故障形式,比较了不同类型风机的响应特性。对固速风机在电网短路故障下发生转速失稳被过速保护切除的机理进行了较为深入的分析。     

含高密度风电、交直流送端电网直流闭锁故障稳控方案研究

基于新疆电网2014年底网架结构,为了保障含高密度风电、交直流送端电网的稳定运行,当±800 k V特高压直流输电系统发生双极闭锁故障时,提出综合考虑新疆网内火电、哈密地区风电及直流配套电源,协调优化切机不平衡量的稳控方案,分析不同稳控方案对于含高密度风电、交直流混联系统运行电压的影响。研究结果阐明在满足新疆网内安全约束下,稳控风电切机量在20%~80%及优先切网内无功出力较大的火电机组、保留直流配套电源部分机组运行有利于系统稳定。该稳控方案对提高±800 k V特高压直流送端系统的稳定运行及减小高密度风电地区电压稳定性具有重要的参考价值。     

风电与火电“打捆”外送系统频率调控策略研究

风电与火电“打捆”外送是我国西部风电开发的一个重要特征.以一个具有典型意义的“风火打捆”仿真分析系统为例,研究了风电与火电之间的相互影响.围绕调差系数、前馈系数和伺服机构时间常数3个重要参数,分析了风功率波动条件下火电机组的一次调频特性.针对风机群体性脱网故障,提出了一种紧急提升火电机组功率的系统频率控制策略,通过监测风机脱网量和火电机组旋转备用量,计算火电机组的紧急提升功率量,将机组CCS由正常AGC控制切换为紧急提升功率的控制,实现减小系统频率波动幅度、提高频率稳定性的效果.针对电网侧不同的故障形式,比较了不同类型风机的响应特性.对固速风机在电网短路故障下发生转速失稳被过速保护切除的机理进行了较为深入的分析.     

风电高渗透率电网的频率特性及高频切机研究

风电机组无法像常规机组一样为系统提供稳定可靠的电能,随着风电在电网中的渗透率越来越高,风电出力的波动性给电网频率稳定带来的影响将越来越大.基于IEEE 14节点系统模拟风电高渗透率电网,仿真分析了风电对电网频率响应的影响,当局部电网解列后采取高频切机措施时,优先切除风电机组更有利于系统频率的恢复.     

风电机组防盗系统的设想

风力发电机组设备的自身安全是风电场安全可靠运行的基本条件.针对现有风电机组防盗措施不足的问题及风电场运行的特点,提出风电机组防盗系统的设想,以解决风电场风电机组设备存在的防盗问题.     

Generated output increase control with consideration of the influence of wake for wind farm

Presently, many wind turbine generators (WTGs) are connected to the power grid. While the penetration of wind power to the power system is increasing, FIT price is decreasing. Therefore, wind generation companies want to increase the electric power output from wind farms (WFs). In this article, we propose a control technique to reduce the influence of the wake by changing a power coefficient of each WTG in a WF for the purpose of improving electric power output of WFs. We showed the optimization technique of a power coefficient of each WTG and the effect of reducing the influence of the wake using measurement data from WFs. In addition, we formulated the wake effect as a function of distance between WTGs. We verified 1% improvement of generated energy in a year compared to the conventional control method by simulation. Furthermore, we quantified the improvement of generated energy output, using the distance between WTGs and the occurrence rate of the direction of the wind as a variable.     

基于数据驱动方法的风电机组功率优化

风电机组功率与风电产能息息相关,为提高风电产能及其收益,有必要对风电机组功率进行优化。应用前馈神经网络,从历史运行数据中挖掘风电机组功率与风速和控制量间的函数关系,进而提出逐点优化策略和聚类优化策略,用于实现风电机组功率优化,即在已知测量风速时,优化确定风电机组控制量,实现风电机组功率最大化。后者优化策略在前者优化策略基础上,应用K均值聚类方法聚类风速,从而降低优化计算复杂度,利于风电机组功率的实时优化。定义平均功率增益、功率增益百分比和功率增益概率三种指标用于测度功率优化效果。将两种优化策略应用至H56-850型风电机组,将优化后的风电机组功率与历史运行记录进行对比,结果表明,两种优化策略均可有效提高风电机组功率输出。此外,聚类中心数为5的聚类优化策略,能以较低的优化计算复杂度,达到与逐点优化策略相近的优化效果。     

基于宽频振荡稳定约束的风电接入容量分析

风电的大规模接入可能引发严重的宽频振荡。宽频振荡与风电场的容量、接入点阻抗以及机组的运行工况等密切相关。文章采用阻抗模型方法分析风电并网系统的宽频振荡特性,明确宽频振荡约束下的风电接入容量与电网阻抗之间的关系。首先,建立了风电机组的全工况阻抗模型,该模型以风电机组端口工频电压和输出电流为变量;然后,基于全工况阻抗模型分析了风电机组输出功率、接入点短路比等对风电并网系统宽频振荡的影响;进而,分析了风电场容量与接入点之间的关系,为风电场的建设和运行提供参考;最后,通过时域仿真验证了全工况阻抗模型分析结果的准确性。结果表明,基于全工况阻抗模型可以确定在不同电网条件下考虑宽频振荡稳定时风电场的最大接入容量。     

风电场风机尾流及其迭加模型的研究

在风电场场址选定的情况下,风电机组之间的尾流影响风电场风机的优化布置。目前,国内外关于符合风电场风机实际尾流以及迭加模型的研究主要侧重于一维线性模型及其迭加模型的实际应用。为此,推导建立了更加完整合理的一维非线性扩张尾流模型,即尾流影响边界随距离非线性增大;此外,根据风机尾流迭加的实际情况,分别推导建立了完整的风机尾流迭加计算模型来适应现有风电场的不同情形。通过相关工程算例结果与三维数值模拟计算结果的对比分析表明,所建立的风机尾流模型和尾流迭加模型更加合理,可有效提高风电场的发电效益。     

测风塔与风力发电机组风速数据相关性分析

由于风力发电机组与测风塔所处位置不同,风速计高度和地形不同等原因,造成风力机与测风塔数据存在差异。对大唐国际卓资风电场一期工程32台风力发电机组与风电场内测风塔风速数据进行对比,确定二者的相关性。选用各自10 min间隔的风速平均值的最高分辨率数据作为比对数据,提取2011年全部数据导入Excel软件中,进行严格的数据可信度分析后对数据进行处理,并通过Pearson系数及平均差、绝对值差、均方根差、平均绝对百分比差等5种方法进行验证,结果证明了风力发电机组与风电场内测风塔风速数据具有极强的相关性。     

Optimal allocation of wind turbine generator in active distribution network

Nowadays, more and more wind turbine generators (WTGs ) are being integrated into power systems. In this paper, an optimal WTG allocation model with the objective of minimizing the annual cost is proposed. The model can take into account the time‐sequential correlation between the wind speed and load demand, as well as four kinds of active management measures, i.e. regulating the on‐load tap changer of the transformer, curtailing the output power of WTG , regulating the power factor of WTG , and managing the demand side. The time‐sequential correlation is handled by the joint probability distribution method. A hybrid solving strategy combining the fuzzy adaptive particle swarm optimization algorithm and primal‐dual interior point method is developed to get the optimal solutions. Case studies carried out on the IEEE 33‐bus active distribution network verify the feasibility of the developed model and the high efficiency of the proposed solving strategy. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

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。     

风力发电为主导的孤立发电系统可靠性评估

针对内蒙古的特定情况,采用以风力发电为主导的小型孤立发电系统提供电能,可保证供电可靠性、节省柴油燃料和保护当地的生态环境。本文所述的小型孤立发电系统以风/柴/储能联合发电的形式提供电能。文章采用序贯Monte-Carlo模拟法实现风/柴/储能发电系统的可靠性评估。根据风电场的风速历史数据,建立风电场的风速时间序列模型。由风速时间序列计算风力发电机的输出功率。在考虑机组随机故障的情况下,由发电机和负荷模型得到蓄电池的时间序列模型。针对样例系统,量化评估了仿真样本容量、蓄电池容量、蓄电池充放电率和风力发电机额定功率等,一些因素对风/柴/储能发电系统可靠性的影响。仿真结果可为风/柴/储能发电系统可靠运行提供依据,为政府及电力部门推广风/柴/储能联合发电向偏远地区供电提供依据。     

风电场并网对孤网高频切机的影响研究

针对风电机组的有功输出随风速具有随机性和波动性的特点,以及风电场并网带来的安全控制装置配合问题,分析了风电场对孤网系统高频切机和低频减载装置动作情况的影响。通过对实际系统的仿真分析,研究了故障后有风电场运行的孤网系统暂态过程和安全控制装置动作情况。结果表明风电接入电网后,风电机组出力的波动不可避免地影响了切机措施的效果,系统原有的高频切机装置需要进行适当的调整;提出的思路和改进方法对含风电场的电网安全稳定控制措施的配置具有重要的参考价值。