VRB储能系统对风电场LVRT特性影响分析

为满足电网规定的并网风电场必须具有低电压穿越能力（LVRT）要求,提出一种在风电场并网点加入直接功率控制的钒液流电池（VRB）储能系统的拓扑结构来提高风电场LVRT.根据目前风电机组发展趋势风电场采用基于全功率双脉宽调制AC/DC/AC控制策略的逆变器的永磁直驱风电机组（PMSG）,VRB储能系统逆变器采用DC/AC双向功率流动的控制策略.所提出的控制策略通过协调控制风电机组机侧整流器、网侧逆变器和VRB变换器,实现平抑风电场出力和电压跌落时PCC点电压稳定控制及向电网提供一定的无功补偿.仿真结果表明,风速波动和系统电压跌落时,提出的方案可以有效平抑风电场出力波动,提高风电场LVRT能力,减小对系统安全稳定运行的负面影响.     

储能型直驱永磁同步风力发电控制系统

为提高直驱永磁风力发电系统的性能,在直流侧增加新型钒氧化还原液流电池(VRB)储能装置.设计了相应的双向DC/DC变换器控制策略,在风速变化时,VRB能够通过快速充放电平抑系统发电机输出功率波动以及平衡电网需求功率;在电网电压跌落时,还可提高低电压穿越能力.对具有储能电池的风力发电系统建立了仿真模型,详细分析了系统在风速变化、电网需求功率变化以及电压跌落时的动态响应过程和运行特性,并给出了仿真验证.仿真结果表明,在直流侧加VRB储能装置,有效地提高了直驱风电系统并网运行性能和低电压穿越能力,系统动态响应速度快.     

储能型直驱永磁同步风力发电控制系统

为提高直驱永磁风力发电系统的性能,在直流侧增加新型钒氧化还原液流电池（VRB）储能装置。设计了相应的双向DC/DC变换器控制策略,在风速变化时,VRB能够通过快速充放电平抑系统发电机输出功率波动以及平衡电网需求功率;在电网电压跌落时,还可提高低电压穿越能力。对具有储能电池的风力发电系统建立了仿真模型,详细分析了系统在风速变化、电网需求功率变化以及电压跌落时的动态响应过程和运行特性,并给出了仿真验证。仿真结果表明,在直流侧加VRB储能装置,有效地提高了直驱风电系统并网运行性能和低电压穿越能力,系统动态响应速度快。     

平抑风电功率波动及负荷调峰的VRB储能应用

由于风能的随机性与间歇性,大规模风电并网对电网的安全经济运行带来诸多不利影响。VRB(全钒液流电池)因其功率和电量解耦、可灵活设计和安全可靠等优点,成为大规模储能系统的理想选择之一。介绍了国内5 MW/10 MWh VRB储能系统的原理、特性及电气接线形式,并基于某风电场的风电功率实测数据,对VRB储能系统运行特性及调峰能力进行系统分析,验证了储能系统平抑大规模风电场功率波动、参与系统调峰的有效性和可用性。     

含储能系统的风电场联络线距离保护研究

由于受风速等自然因素影响,导致并网的风电场有功功率波动,严重影响电网的电能质量,给系统的稳定运行带来严峻挑战。为了减小风电场出力波动,提出在永磁直驱(PMSG)风电场PCC点加入直接功率控制的钒液流电池(VRB)储能系统的新拓扑结构来平抑风电场出力波动的方案。通过对比分析加储能系统前后风电场故障特性,提出含储能系统的风电场联络线自适应距离保护方案。最后仿真验证了提出方案的有效性和可行性。     

钒液流电池在光伏发电系统中的应用研究

随着光伏发电建设规模的迅速扩增,结合分布式光伏发电并网的实践应用情况,光伏发电受光照和温度的变化引起的发电功率波动问题愈显突出。为了实现光伏发电系统向电网输送的功率稳定,提出运用储能型光伏发电系统,以解决削峰填谷、并网功率波动等问题。在储能型光伏发电系统中采用了新型储能元件钒液流电池(VRB),以抑制功率波动对电网产生的负面影响。详细的分析了VRB的应用优势以及工作原理,并建立了VRB等效电路模型,利用Matlab/Simulink仿真软件对VRB的充放电特性进行仿真分析,仿真结果充分的验证了所提出的新型储能元件VRB具有可行性和实用性。     

基于恒功率控制的风电场储能系统研究

风力发电输出功率随风速变化波动较大,对电网的安全稳定运行造成了威胁。采用在风电场并网侧增加大容量电池储能系统,对风电场和电池储能系统结合模型进行了分析,并设计了储能系统变流器的恒功率控制系统。最后,利用MATLAB/Simulink软件对所提策略在风电场储能系统中控制的有效性进行了验证。仿真结果表明,储能系统能对风电场有功、无功进行调节,平稳了风电场输出功率,同时能根据控制输出一定无功功率,有助于风电场和电网稳定。     

基于超导储能系统的风电场功率控制系统设计

风电场输出功率的波动性和间歇性会给电网带来不利的影响。为了降低风电场并网对电能质量的影响,文中阐述了一种基于超导储能系统的抑制风电场功率波动的间接控制方法。利用超导储能系统的四象限功率运行能力来补偿风电场输出的有功和无功功率波动,并抑制由此产生的电网电压波动;通过合理设计超导储能系统功率调节器的带宽来优化储能量。通过对风电场连接于弱电网的仿真,验证了所提出的功率控制策略的有效性。     

风-储联合发电系统容量优化配置及其影响因素分析

为减小风电场输出功率波动对电网的影响,以电池-超级电容组成的混合储能系统为基础,采用风电并网功率波动约束的小波包自适应算法将风电功率分解为低频和高频分量,并分别作为风电并网期望功率和混合储能系统的功率指令;同时通过加入小波包能量谱函数,确定了混合储能平抑的高频与次高频功率指令最优分界点区间,减少了计算分界点的迭代次数.在对储能系统的经济性进行了详尽分析的基础上,建立了储能参与平抑风电场功率波动的成本-效益模型.最后以实际风电场为例,分析了不同工况下储能平抑功率波动的容量配置规律,为储能在风电并网规划建设中提供了参考.     

飞轮储能系统改善并网风电场稳定性的研究

采用飞轮储能单元作为并网风电场的能量缓冲装置以稳定并网风电场的功率输出。建立了基于等效电路的飞轮储能系统的数学模型,并设计了以风力发电机输出有功功率和无功功率作为控制信号时的控制策略。最后以随机风波动为例,对采用飞轮储能系统的并网风电场进行了仿真研究。结果表明,此方案能实现风电机组输出有功功率和无功功率的综合快速补偿,有效地改善并网风电场的电能质量和稳定性。     

Energy storage system-based power control for grid-connected wind power farm

Wind power is characterized as intermittent with stochastic fluctuations, which can result in deviation of grid frequency and voltage when the wind power ratio is high enough. These effects have a definite impact on stability and power quality of grid operation. This paper proposes an energy storage system (ESS) based power control for a grid-connected wind power system to improve power quality and stability of the power system. Vanadium redox flow battery (VRB), as an environmentally-friendly battery provided with many advantages, is employed in the ESS. A dynamic mathematical model of VRB is built by using an equivalent circuit, and its charging and discharging characteristics are analyzed. The VRB’s stable voltage is available in a wide range (around 20–80% state of charge), which is suitable for utilization of a single-stage AC/DC converter in the VRB-based ESS. With a proposed energy storage control method, VRB-based ESS is added at the exit of the grid-connected wind farm to filter fluctuations of wind power, which ensures that smooth power will be injected into the grid and which improves power quality of the power system. Simulations and experiments are carried out to verify the proposed power control method for these grid-connected wind power systems. The grid-connected wind farm with VRB-based ESS, wind speed (characterized as gust and stochastic wind), and wind turbines are modeled in simulations. Simulation results show that the grid-injected active power from the wind farm is effectively smoothed, and reactive power support can be provided for the grid by the designed VRB-based ESS. Experimental verification is achieved with a low power bench, where a RT-LAB real-time simulation platform and a direct torque controlled induction motor simulate a real wind turbine and a wind speed model is built in the RT-LAB real-time simulation platform. The experimental results verify the proposed scheme through demonstrating a stable and smooth power flow injected into the grid though the wind power fluctuated.     

钒液流电池平滑风电场输出功率研究

基于PSCAD／EMTDC搭建了永磁直驱风电场,并根据钒液流电池（VRB）的数学模型搭建了并网型电磁仿真模型。根据风电场的输出功率变化,设定相应的能量管理及控制策略,对含有钒液流电池的风电场进行仿真分析。仿真结果表明,钒液流电池可较好地平滑风电场输出功率的波动性,在一定程度上提供无功支持,改善电压稳定性。     

静态安全域限制下的风电场最大外送有功容量

随着风电并网规模的日益扩大,风电场内部集电网络的静态安全限制对风电场外送有功容量的限制越发明显。确定风电场内部静态安全域限制下能够外送的最大有功容量,对风电场的规划建设和并网有重要意义。以经典风电并网系统为背景,运用风电场静态潮流分析方法,以风电场内部电压静态安全为限制,计算出风电场能够外送的最大有功容量;同时研究风电场网络拓扑结构和内部集电线路阻抗比对风电场能够外送的最大有功容量的影响;进一步研究风电出力特性和风电参与调频对风电场内部静态安全的影响。结果表明:合理的风电场拓扑结构和集电线路阻抗比能够最大化风电场外送有功容量的能力,在风电场最大外送有功容量内,风电出力特性和风电参与调频不影响风电场内部静态安全。     

大型海上风电场并网对配电网的影响探讨

大型海上风电场并网会因其本身具有的特点而给电力系统的运行带来新的问题。以上海东海大桥海上风电场为对象,分析了大型海上风电场并网的接线方式,并网与短路容量、电能质量、无功功率以及继电保护的关系,并以上海南汇风电场的运行经验为参考,对东海大桥海上风电场并网对电网调度的影响进行了探讨。     

基于小波分解和最小二乘支持向量机的短期风速预测

短期风速预测对并网风力发电系统的运行有重要意义。对风速进行较准确地预测,可以有效减轻或避免风电场对电力系统的不利影响,同时提高风电场在电力市场中的竞争能力。简述了短期风速预测的价值和方法,提出了基于小波分解(wavelet decomposition,WD)和最小二乘支持向量机(least square support vector machine,LS-SVM)的短期风速预测方法,分别以香港和河西走廊地区风电场为例,建立了上述2个地区风速预测的WD-LSSVM模型,根据上述地区的数据进行实例验证,结果表明文中的方法显著提高了超前一步预测的精度。     

基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流算法研究

柔性直流输电系统非常适合海上风电场并网,但传统交/直流混联系统潮流算法在计算基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流时存在缺陷:直流系统移开后,风电场交流节点变为孤立节点,剩余交流系统的雅可比矩阵不可逆,迭代过程无法进行。针对这一缺陷提出了一种含VSC-HVDC的混联系统(AC/VSC-HVDC)潮流解耦算法:该算法将交、直流系统进行解耦,分别迭代计算。所提算法克服了目前交/直流混联系统潮流计算方法存在的对交流潮流计算程序继承性差、扩展变量多、计算速度慢等缺点;也解决了风电场VSC-HVDC并网系统潮流算法中存在的问题。通过标准算例的计算验证了所提方法的有效性,可以用来对风电场直流并网系统进行稳态潮流分析。     

UIPC与STATCOM联合改善风电并网系统电压稳定性

针对由风电出力不稳定性和间歇性所导致的电压不稳定的问题,本文充分结合FACTS技术的优点,提出一种将统一相间功率控制器(UIPC)和静止同步补偿器(STATCOM)联合起来,应用于风电并网系统中的方法,以改善风电并网系统的暂态电压稳定性。该方法是在风电场与电网的连接线上串联统一相间功率控制器(UIPC),将STATCOM并联在风电场的母线上;利用UIPC调节风电场与电网之间的功率的流动,并在系统发生短路故障时限制短路电流,以此降低故障发生时母线电压跌落的程度,同时使用STATCOM进行无功补偿,使电压得到及时的恢复。本文通过建立相应的仿真模型,利用UIPC和STATCOM对风电并网系统电压稳定性进行联合控制,结果表明该方式在风电并网系统中会使系统电压暂态稳定性得到极大的加强。     

计及风机故障相关性的发输电组合系统可靠性评估

随着风电场规模的不断扩大,风电并网对系统可靠性的影响越来越明显。基于非序贯蒙特卡罗模拟法建立了含风电场的发输电系统可靠性评估模型,该模型考虑了风速的随机性和同一风电场内风电机组停运事件的相关性。建立了计及风电上网量的多目标优化切负荷模型,并应用于风电场接入后系统可靠性评估。以IEEE RTS-79系统为例验证了算法和模型的有效性,并分析了风电场接入后系统可靠性的影响因素。     

基于滑动平均与小波包分解的混合储能容量优化

采用蓄电池和超级电容组成的混合储能平抑风电功率波动,提高风电并网运行能力。首先,根据风电场历史数据,结合风电并网波动标准,采用滑动平均法对原始功率进行分解,得到风电并网功率和储能功率;其次,利用小波包分解法的高时频分辨率优点,将储能功率信号分解,得到低频分量和高频分量,分别作为蓄电池和超级电容的功率指令。基于储能寿命量化模型,建立以储能年均综合成本最小为目标函数的容量优化配置模型。实例验证了所提方法有效性和经济实用性,为风电场储能规划设计提供了一定的理论依据。