含飞轮储能的直驱风电系统功率平滑控制策略研究

在分析永磁直驱风电系统的运行特性和控制方式的基础上,提出了一种在无需测量风速的条件下,利用飞轮储能系统来平滑永磁直驱风电系统输出功率的控制系统和相关控制策略,该方法不仅能有效减小风力发电接入电网的功率波动,同时也有利于发电机变流器直流侧电压的稳定。通过对全风况下含飞轮储能单元的永磁直驱风电系统进行仿真分析,表明所提的控制策略在最大程度利用风能的同时,也能较好地实现输出有功功率的平滑控制,进而改善电网电能质量。     

风储联合调频下的电力系统频率特性分析

风电高渗透率下,电力系统对风电场频率调节能力提出了技术要求.考虑风机惯性控制和变桨距控制的频率响应能力,提出将储能与风电自身调频手段相结合,参与系统频率调节.利用储能的柔性控制作用,弥补风电机组自身惯性控制时间短和变桨控制响应慢的不足,提高了电力系统频率稳定性.在风电场和储能系统频率特性模型的基础上,建立了风储联合调频下电力系统的频率特性模型,对比分析了风电调频、储能调频和风储联合调频下的电力系统频率特性,以及储能的容量配置需求.算例分析表明,风储联合调频需求的功率和容量仅为储能单独调频的67％和11.1％,降低了储能配置成本,提高了储能参与风电调频的经济可行性.     

基于风力发电的飞轮储能系统运行控制策略综述

大规模的风电并网会对电力系统造成电压、频率和功率波动等影响,配备飞轮储能系统能很好地改善并网风电场的电能质量,二者结合的关键是飞轮储能系统的控制方式.简要介绍了风力发电一飞轮系统的结构、飞轮储能系统的工作原理,重点讨论了飞轮储能系统工作于充、放电模式和平稳输出功率方面所涉及的控制策略及其优缺点,并展望了基于风力发电的飞...     

基于模糊比例?微分控制的永磁直驱风电机组频率调节

在分析系统不同等效惯量和阻尼对电网频率影响的基础上,提出了基于模糊比例-微分(proportional differential,PD)控制的含飞轮储能单元的永磁直驱风电机组频率调节控制策略,以动态调节电网等效惯量和阻尼。建立了系统小信号稳定性模型,以确定模糊PD控制器的输出论域,并通过相应仿真验证了理论分析的正确性。通过对1台含飞轮储能单元的2MW永磁直驱风电系统进行仿真研究表明,所提控制策略能辅助电网频率调节,减小电网受扰动后的频率波动,有助于增强电网的频率稳定性。     

适应新型电力系统快速频率支撑需求的混合型储能系统动态建模及其控制策略分析

为明确混合型储能快速频率支撑对新型电力系统动态特性的影响,寻找不同场景下混合型储能系统的最佳频率控制策略,提出一种具有通用性的混合型储能系统动态建模方法,并基于该模型设计了适用于蓄电池与飞轮储能组成的混合型储能系统的PI、H_∞及滑模控制策略。通过算例分析比较了不同控制策略下该混合储能系统对电网的频率支持能力。结果显示,当蓄电池采用H_∞控制,飞轮储能系统采用滑模控制时可实现最佳频率支撑效果。     

采用飞轮储能的永磁直驱风电机组有功平滑控制策略

风速的不稳定性和间歇性使得采用最大风能捕获控制策略的风电机组输出有功功率会随风速的变化而波动,影响风电机组的输出电能质量,引起电网频率波动,甚至带来电网的稳定性问题.简单分析了永磁直驱风电机组的全功率双脉宽调制(PWM)交-直-交变流器的控制策略,提出了在不改变现有变流器控制策略的前提下,在变流器的直流侧接入飞轮储能系统,用以实现风电机组输出有功功率的平滑控制.设计了飞轮储能系统的能量控制策略,并给出了平滑功率值的计算方法.对1.3 MW永磁直驱风电机组的运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明,采用所提出的飞轮储能系统能量控制策略能够有效平滑风电机组输出有功功率,提高了风电机组的输出电能质量.     

适应新型电力系统快速频率支撑需求的混合型储能系统动态建模及其控制策略分析

为明确混合型储能快速频率支撑对新型电力系统动态特性的影响,寻找不同场景下混合型储能系统的最佳频率控制策略,提出一种具有通用性的混合型储能系统动态建模方法,并基于该模型设计了适用于蓄电池与飞轮储能组成的混合型储能系统的PI、H_∞及滑模控制策略。通过算例分析比较了不同控制策略下该混合储能系统对电网的频率支持能力。结果显示,当蓄电池采用H_∞控制,飞轮储能系统采用滑模控制时可实现最佳频率支撑效果。     

基于飞轮储能的并网风电功率综合调控策略

为了使储能系统在抑制风电功率波动的同时能够响应电网频率的变化,提出一种基于飞轮储能(FESS)的风电功率综合调控策略。在分析同步发电机电网频率响应过程的基础上,设计了飞轮储能的功率控制器结构,并对其参数进行配置。在MATLAB/Simulink环境下进行了数字仿真研究,结果表明,所提出的控制策略能够使风电出力具有类似于同步发电机的惯量响应特性,同时使飞轮储能可以在功率控制和频率控制2种工作模式下灵活切换,从而有效改善风电功率的并网特性。     

风储联合辅助电力系统一次调频策略∗

为解决大规模风电并网带来的频率不稳定问题,提出风储联合调频的控制策略.双馈风力发电机组的调频 能力受风速的影响较大,无法满足调频需求.利用储能响应速度快、可控性高等特点弥补风电机组自身调频的不足. 当系统出现频率波动时,通过优化虚拟惯性控制来调节风电机组的输出功率.在MATLAB/Simulink仿真平台上开展 的风电不调频、风电调频和风储联合调频下电力系统频率特性的对比分析表明,风储联合能显著提高电力系统频率的 稳定性.     

基于不同工况下双馈风机响应控制的电力系统频率控制方法

风电大规模并网虽然会降低电力系统对传统化石能源的依赖,但双馈风电机组自身的解耦控制会降低电力系统惯性和频率响应能力。针对该问题,将风电机组纳入系统频率调节体系,提出基于不同工况下双馈风机响应控制的孤岛电力系统频率控制方法。首先,研究了不同风况下双馈风电机组的有功频率控制模式及不同风况下的协调控制方案;然后,在深入分析双馈风电机组参与频率控制机理的基础上,提出风电机组频率控制启动判据以及风电卸载容量计算方法,该方法可降低风电备用储能,避免过多降低风电正常情况下的消纳水平;最后,仿真结果验证所提频率控制策略可在不同风速工况下有效参与系统频率控制,显著增强高渗透率风电接入电力系统的频率稳定水平。     

基于功率跟踪优化的双馈风力发电机组虚拟惯性控制技术

基于电力电子换流器并网的变速恒频风力发电机组对电力系统的惯性几乎没有贡献,这将成为风电场大规模接入电网之后面临的新问题。在分析双馈风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究双馈机组的虚拟转动惯量与转速调节及电网频率变化的关系,提出双馈风电机组的虚拟惯性控制策略。该控制策略通过检测电网频率变化来调节最大功率跟踪曲线,从而释放双馈机组"隐藏"的动能,对电网提供动态频率支持。通过对含20%风电装机容量的3机系统的仿真分析,验证该控制策略在系统出现功率不平衡后,能够利用双馈风电机组的虚拟惯量使风电场具备对系统频率快速响应的能力,从而提高了基于双馈风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统频率稳定性。     

风光协调发电系统有功控制策略研究

随着全球能源化石型能源的日益枯竭,以风电、太阳能为代表的新能源发电技术取得了显著的发展,发电系统原先单一的能源组成型式发展成多能源组成的混合型发电系统.本文基于风光协调发电系统的基本结构,提出了风光协调发电系统的有功控制策略,该策略从功率平滑控制、功率跟踪控制、频率调节控制三方面展开研究,能够实现风电、太阳能独立控制和...     

带储能的双馈风力发电系统控制策略

提出了一种将储能装置接入传统双馈风力发电系统背靠背变换器直流侧的新型双馈风力发电系统,通过对已有的背靠背变换器实施功率控制策略,可以有效地抑制风速随机化引起的风力发电系统并网点输出功率的波动。在分析系统构成及功能的基础上,提出了背靠背变换器相应的功率控制策略,并根据所建立的新型双馈风力发电系统的控制模型,在EMTDC/PSCAD仿真环境以及3kW双馈风力发电系统实验平台下进行了详细的研究和分析。研究结果表明,在风速波动的情况下该系统能够按照优化控制策略得到平滑的功率输出,实现风速的去随机化过程。     

基于发电机运行优化的变速恒频风电控制策略

以变速恒频风力发电机组矢量控制系统d-q轴旋转坐标系为基础,分析了风力发电运行原理。提出了在定子有功参考功率捕获最大风能的同时,要求定子无功参考功率的确定以提高机组运行效率,优化机组运行为目的的控制策略,在该策略中运用模糊逻辑来获得定子无功参考功率的确定值,仿真验证了该策略的有效性,其能实时调节系统的无功功率,使发电机在获得定子最大有功功率的同时,显著减少了发电机本身的损耗,提高了其运行效率。     

直驱永磁同步风力发电机的最佳风能跟踪控制

与双馈交流励磁风力发电系统相比,直驱永磁同步风力发电系统具有结构简单、发电效率及运行可靠性高等优点。文章采用双脉宽调制(pulse-width modulation,PWM)变换器作为直驱永磁同步发电机的并网电路,根据风力机和发电机的运行特性提出了一种基于最佳功率给定的发电机最大风能跟踪控制策略。建立了基于双PWM变换器的直驱永磁同步风力发电实验系统,实验结果验证了所提出控制策略的正确性。该发电系统可实现最大风能跟踪控制、并网有功和无功功率独立控制以及变速恒频发电运行。     

考虑火电机组深度快速变负荷能力的频率控制

风电的大规模并网和常规燃煤机组的快速爬坡能力不足对系统的频率稳定产生了严重的威胁。考虑到中国当前以燃煤机组为主的电源结构,通过合理利用火电机组深度快速变负荷能力提高机组动态特性是解决这一问题的有效手段,但是目前其在电力系统中的应用主要集中在调度上。文中提出了一种将火电机组深度快速变负荷能力应用在含风电电力系统的频率控制中的方法,该方法基于含风电电力系统的频率分析模型,首先在预测层面根据风电功率超短期预测的结果以及机组深度快速变负荷的经济性和安全性条件判断,合理制定火电机组深度快速变负荷状态的开关计划,然后利用所制定的开关计划进行实时风电功率激励下的系统频率控制,所提策略与传统自动发电控制策略紧密结合,工程上易实现。将所提方法应用于IEEE 10机39节点系统,仿真结果表明,所提方法能够有效提高含风电电力系统的频率控制能力,适用于高风电渗透率的互联电网。     

基于级联Ｈ桥变流器的风电网宽频带谐波阻抗测量装置

在风力发电中,风电场电力汇集系统与大电网耦合会引发高频谐振问题并影响电网电能质量,深入研究电网阻抗频率特性具有重要意义。基于主动干预法,向公共连接点注入一定扰动电流,提出了一种风电网宽频带谐波阻抗测量装置解决方案。此方案采用三相级联Ｈ桥变流器作为谐波发生单元,控制部分采用分层控制策略。在100~5000 Hz时,向风电场35 kV公共母线注入不同频率的谐波电流,通过测量注入点处的电压、电流数据,进而获得风电场35 kV端口输入阻抗。提出的测量装置无需整流环节,能够发出幅值和频率均可控的正负序谐波电流,可以获得准确的正/负序谐波阻抗,具有体积小、结构简单、控制可靠的优点。最后详细的Matlab仿真全面验证了系统拓扑及控制策略的有效性。     

变速恒频无刷双馈风力发电机的功率控制系统

在无刷双馈电机(BDFM)的国内外研究及应用现状基础上,分析其工作原理和变速恒频风力发电系统的实现。根据BDFM在d-q坐标系的动态数学模型,提出变速恒频运行条件下的功率控制策略,设计出基于d-q坐标系的功率控制系统。应用此控制策略和控制系统,对一个典型BDFM运行在空载条件下的动态特性进行仿真验证和分析。理论研究与仿真结果证明了本功率控制策略和控制系统用于BDFM风力发电的可行性及有效性。     

大规模新能源经张北柔直孤岛送出的虚拟频率研究

大规模新能源经柔性直流送出为解决新能源并网消纳提供了一种新的思路,但是在不加任何附加控制的情况下,新能源的有功波动会经过柔直全部传递到受端电网。为了解决新能源经柔直并网的有功波动问题,文中针对张家口地区的大规模新能源发电经张北柔直换流站孤岛送出系统的风电运行数据进行分析,得出该地的风电短时波动特性。同时在孤岛换流站的电压-频率(VF)控制基础上,设计换流站虚拟频率控制策略,与新能源发电一次调频(PFR)控制一起实现孤岛换流站的功率波动自主抑制功能。最后搭建大规模风电经单端柔性直流孤岛送出系统仿真平台,仿真结果证明,在风机运行状态正常的前提下设计的虚拟频率及一次调频控制方案可以,较好地实现孤岛换流站功率波动抑制。     

风-蓄混合孤立发电系统的运行控制

在风电孤立发电系统中接入储能设备,可抑制风能波动和负荷扰动对系统稳定性的影响.在此深入研究了风-蓄混合孤立发电系统的运行控制,包括双馈风力发电机组的最大功率跟踪控制、双馈风机的定子磁链定向有功、无功功率解耦矢量控制及功率调节器有功、无功功率控制.搭建了风-蓄混合孤立发电实验系统,实验结果证明,将了储能设备接入风电孤立发...