电压源型双馈风电并网系统小扰动低频稳定性分析

随着我国新能源装机规模日益扩大，电网对并网风电机组的性能要求逐渐从被动跟随电网转变为主动支撑电网，由此使得基于虚拟同步控制的电压源型风电机组具有广阔的应用前景。但是，目前对于此类新型风电机组的宽频动态特性的研究尚有不足，鉴于此，该文通过建立电压源型双馈机组的类Phillips-Heffron模型，从电气阻尼的角度研究其由虚拟同步控制环节主导的低频模态的振荡特性及失稳机理，并探究不同控制参数及电网条件对电压源型双馈机组电气阻尼特性的影响。研究结果表明，当系统其他动态部分引入的电气负阻尼大于虚拟同步控制环节固有的正阻尼时，电压源型双馈机组将面临低频振荡失稳的风险。最后讨论了可提高电压源型双馈机组低频段电气阻尼的应对措施，设计了类电力系统静态稳定器（PSS），可有效抑制机组低频振荡问题。该研究结果可指导实际工程中电压源型风电机组的控制器设计方案及参数整定优化。     

含不同风电机组的风电场暂态运行特性仿真研究

随着大容量风电场集中接入电网,有必要研究含不同风电机组参数和类型的风电场暂态特性及对电网的影响。在分析笼型异步和双馈异步风电机组暂态模型的基础上,分别建立了含不同风电机组的风电场容量加权等值模型。从风电机组不同容量比、风电场不同短路容量比以及电网联络线不同阻抗比角度,对含不同风电机组的风电场暂态运行特性进行仿真。仿真结果表明：在电网接受风能容量一定的条件下,双馈异步风电机组装机容量比例提高以及风电场短路容量比和联络线阻抗比的降低,都可以提高和改善风电场出口处电压和机组的暂态稳定性。     

含不同风电机组的风电场暂态运行特性仿真研究

随着大容量风电场集中接入电网,有必要研究含不同风电机组参数和类型的风电场暂态特性及对电网的影响.在分析笼型异步和双馈异步风电机组暂态模型的基础上,分别建立了含不同风电机组的风电场容量加权等值模型.从风电机组不同容量比、风电场不同短路容量比以及电网联络线不同阻抗比角度,对含不同风电机组的风电场暂态运行特性进行仿真.仿真结果表明:在电网接受风能容量一定的条件下,双馈异步风电机组装机容量比例提高以及风电场短路容量比和联络线阻抗比的降低,都可以提高和改善风电场出口处电压和机组的暂态稳定性.     

双馈风电机组的虚拟同步控制及弱网运行特性分析

采用传统矢量控制的风电机组对外表现为电流源特性,大型风电机组在接入配电网环境时容易引发电压失稳、缺乏惯量等问题。为此,研究了基于虚拟同步风电机技术的双馈风电机组控制方法。在详细分析影响并网点电压因素的基础上,研究电网等效阻抗对静态电压稳定性的影响。给出一种虚拟同步控制下双馈风电机组并网频率、电压的调节方案。研究结果表明,相对矢量控制方法,虚拟同步控制的双馈风电机组在弱电网下具有良好的电压稳定性。此外,该控制方法在降低机端电压冲击以及提供电网频率支撑等方面具有明显优势。仿真结果验证了所给虚拟同步控制策略的可行性和有效性。     

特约主编寄语

正大力发展风电等新能源是实现"30·60"碳排放目标的重要举措。我国风电经过十余年的高速发展,在风能资源富集的"三北"地区形成了高比例风电电力系统,部分风电场位于电网末端,逐级升压并入主网,形成了典型的弱电网并网环境。不同于常规同步发电机组,风电机组具有弱惯性、弱阻尼以及弱频率/电压支撑性,在上述场景下,随着常规同步机组被风电机组大量替代,系统惯量及频率/电压稳定水平持续下降,电网的电压源属性不断弱化,振荡问题凸显,     

受静态电压稳定约束的新能源临界渗透率计算方法

随着大规模风电、光伏等新能源接入电网,新能源机组已开始影响电力系统的稳定性,同时受新能源接入电网的网架特性约束以及新能源装备自身安全限制,新能源并网的电压问题更加突出。主要研究了受静态电压稳定约束的新能源临界渗透率。首先分析了新能源机组并网的数学模型,并基于静态电压稳定约束提出新能源临界渗透率的工程实用计算方法;最后以实际电网为例,通过该方法计算新能源临界渗透率,并分析了影响新能源渗透率的相关因素。文中研究成果能够为新能源发电的最大消纳及区域新能源规划提供重要依据。     

大规模风电场对电力系统稳定性影响的研究

风电机组由于其自身特点,风电机组与传统发电机组有不同的稳态和暂态特性,大规模风力发电接入电网后,电网的电压稳定性、暂态稳定性及频率稳定性都会发生变化。主要针对基于普通异步感应电机和基于双馈式感应电机风电机组的风电场对电网稳定性影响进行深入研究,使得对风电场接入电网后,给电网稳定性带来的问题有更全面、更深入的认识,有利于我国风力发电快速、健康发展。     

基于电压源型和电流源型双馈风电机组稳定性对比分析

随着风电机组装机容量的增加,风电在弱电网下的稳定运行问题日益严重。双馈感应发电机(doubly-fed induction generator,DFIG)机侧采用电压源型控制方式相较于电流源型控制方式,具有主动提供频率和电压支撑的能力,从而受到广泛的关注。鉴于此,首先根据电压源型DFIG系统和电流源型DFIG系统的控制结构建立机侧序阻抗模型,并进行了对比分析。然后研究了电网强度和控制参数对两种系统的稳定性影响,得出电压源型DFIG系统在弱网下具有较好适应能力,以及良好的控制参数适配特性。最后,通过仿真和实验验证了上述分析的正确性。     

含DFIG风电场的电网稳定性分析

随着风电场容量在系统中所占比例的增加,新增大容量风力发电机组多数为双馈型风力发电机组。双馈风机的暂态特性给电网的潮流、功角带来影响,因此研究含双馈风机的电网稳定性具有重要意义。基于DFIG风电机组以及系统的动态模型,研究了风电机组接入后出力变化和风速变化对系统产生的影响,然后根据风电机组接入系统后的情况,研究了风电场不同接入容量和发生不同故障情况下对电网稳定性的影响。仿真结果表明,风电场接入不会影响电网小干扰稳定性,且在系统故障期间可为系统提供一定的无功支撑,改善电网暂态稳定性。     

基于同步机三阶模型的电池储能电站主动支撑控制及其一次调频贡献力分析

为提高储能变流器并网稳定性及储能电站参与电网频率调控的可控性,该文提出一种基于同步机三阶模型的电池储能电站的主动支撑控制策略,该策略能将储能变流器等效成具有励磁系统和调速系统的近似同步电压源,为低惯量、弱阻尼的新能源电力系统提供必要的惯量特性与阻尼特性。通过对储能电站调差系数的设计整定,刻画了储能电站适应于电网不同调频深度需求的正向静态频率特性,分析了不同控制参数下储能电站参与电网频率调控的惯量反应及一次调频特性。同时将新能源电力系统中储能电站调频出力实际值与传统机组调频出力实际值比值定义为储能电站参与电网频率调整的贡献因子,用以表征储能电站辅助传统机组参与电网一次调频中减小稳态频率偏差量的贡献力。该策略通过对储能电站灵活性的合理配置,能够为高比例新能源发电并网营造一个稳定友好型的频率环境。     

并网风电最大注入功率影响因素研究

研究制约风电并网最大注入功率的影响因素对风电并网规划具有重要意义。基于MATLAB/Simulink建立了风电并网系统模型,研究了影响风电并网注入功率的主要因素。在风电规划中考虑这些因素并采取相应措施可提高并网风电的注入功率。     

风力发电中的无功控制

在风力发电中，对于风力发电机吸收和产生无功功率的控制是一个重要的问题。文章介绍风力发电中无功控制的难题和在应用中出现的问题．以及传统的解决方法及其缺陷。还介绍一种新型的带有动态无功控制功能的风力机，详细列举了它的各种优点、在实际工程中的广泛应用和它广阔的前景。     

考虑合理弃风的风电消纳方法研究

风力发电受自然来风的影响较大,具有明显的随机性与不确定性。随着大规模风力发电场的快速发展,其接入电力系统而导致的相关问题越来越明显。针对目前国内风电大规模接入受限的问题,以风电场弃风电量与系统为消纳更多风电而增加的调峰投资为约束,提出了利用系统低谷负荷时的合理弃风来提高风电的整体消纳能力的理论研究方法。最后通过利用所建立的风电消纳模型,以东北某区域电网为例进行了计算分析,得到了2015年与2020年在三种不同调峰平衡方式下的风电消纳能力,以期能为东北地区的风电规划与建设工作提供参考。     

风力发电并网对电网的影响

智能电网建设中的一个重要方面是解决以风能为代表的可再生能源发电的接入问题。风力发电逐渐以大型风电场的形式并入电网,给电网带来各种影响。由于风力发电具有动态和随机的特性,它给电网运行的电力电量平衡、调峰调频及备用、电压及无功控制、潮流及稳定性、电能质量和二次系统等方面带来影响。由于电网常规设计和运行中未特别考虑风电接入的影响,因此为了适应风电接入并满足原有的电网运行标准,需要对电网的运行控制进行一些相应的调整。研究风电接入对电网运行的影响及相应措施,对于更好利用风力发电有重要的意义。     

关于风电不确定性对电力系统影响的评述

风电的波动和间歇行为都具有强烈的不确定性,其对电力可靠性、电能质量、经济性及社会福利的影响随着渗透率的增加而越发突出。为此,讨论风电波动性、间歇性与随机性的关系;归纳风电不确定性因素的构成、描述,及其对电力系统功角稳定性、频率与电压可接受性、充裕性、电能质量、电力市场及减排等方面的影响;并将其纳入广义阻塞的框架。回顾对其机理的研究现状;讨论发电侧、电网、需求侧及其综合的不确定性分析及协调控制;提出计及风电不确定性的电网三道防线;强调量化和风险观点在上述研究中的重要性。     

甘肃酒泉风电基地风电预测预报系统

为了解决甘肃酒泉千万千瓦风电基地大规模风电并网难题,缓解电网运行、调度和电力市场管理的压力,文中从风电场的实际情况出发,提出了风电预测预报系统的总体方案,对建设风电预测预报系统方案中的数据采集、风能预测预报和风电预测预报模式进行了研究,提出了将多种预测方法结合的解决途径.     

风力发电对电力系统的影响

风力发电依赖于气象条件，并逐渐以大型风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。电网并未专门设计用来接入风电，因此如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。讨论了在风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护等方面带来影响。针对这些问题提出了相应的解决建议和措施，以期更好利用风力发电。     

基于风电机组分群的风电可靠性评价方法研究

为了更好地开展风电机组可靠性评价工作,在分析比较国内外风电机组可靠性评价规程的基础上,提出了对风电场风资源、风电机组群、风电场以及单台风电机组可靠性评价的新办法,在新的评价办法中增加风资源以及风电机组群的可靠性评价指标计算方法。与现有评价规程及评价方法相比,新的评价办法更符合中国目前风电机组发展形势及风电机组可靠性管理特点,同时具有数据处理量小,风电场运行与管理人员工作负担轻的优点。     

新疆电网风电调度计划研究及应用

新疆风能资源丰富,近年来风电发展迅速,风电不易调度的特点已对电网安全造成显著影响。为此,研究基于风电预测及风电接纳能力评估的风电调度计划制定模式,其中所建立的基于软件平台的风电调度计划系统计及地区风资源及电网特点,结合风电预测和火电机组开机计划,综合平衡电网的安全约束和常规机组调峰约束,并辅以功率控制手段,实现了风电调度计划制定的精确性和超前性。实际应用结果表明,该模式能够对日前发电计划安排和日内实时调度发挥前瞻性的指导作用。     

A Review of Power Electronics for Wind Power

The paper reviews the power electronic applications for wind energy systems.Main wind turbine systems with different generators and power electronic converters are described.The electrical topologies of wind farms with power electronic conversion are discussed.Power electronic applications for improving the performance of wind turbines and wind farms in power systems have been illustrated.