风电海水淡化孤立微电网的运行与控制

大型离网风机与高耗能的海水淡化装置联合运行将是未来淡水清洁生产技术的开发方向之一。首先根据海水淡化的负荷特性及风电的运行特性,分析含风电、储能、海水淡化负荷的孤立微电网的运行模式及控制方案。在此基础上,根据风速历史数据,计算机组出力及风功率波动的概率分布,提出风电、储能和海水淡化装置的容量配置方案以及孤立微电网协调运行的控制策略,进而提高系统经济效益和安全稳定运行能力。最后基于PXI+c RIO的仿真试验系统搭建某地区海岛微电网,针对风电海水淡化孤立系统不同运行工况进行实时仿真,验证了所提控制策略的可行性。     

含虚拟储能直流微电网的储荷协调控制技术

利用负荷的可控能力模拟储能设备的能量调节特性,可成为负荷侧提高系统运行能力的可行方案。首先,建立了可控负荷的旋转动能与直流电容储能元件的充放电能量之间的转换关系,阐述了源于可控负荷的虚拟储能的定义;其次,考虑负荷收益和蓄电池寿命损耗,建立了直流微电网的经济性评价模型,分析了虚拟电容值与系统总收益的关系;然后,综合分析了可控负荷调速过程的经济损失和虚拟储能控制过程中的储能折损收益,利用粒子群优化算法求解经济模型,为虚拟电容值提供计算依据,并提出了含虚拟储能的直流微电网储荷协调控制技术;最后,基于典型算例计算不同时段的虚拟电容值,通过对比投入虚拟储能前、后的经济性收益,验证了所提储荷协调控制技术不但能提高系统的功率调节能力,而且可以提高直流微电网的运行经济性。     

双馈风力发电场惯性与阻尼控制技术

变速恒频风力发电机组若具备常规发电机组对系统功率稳定性的支持作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性。首先,本文在分析双馈风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究了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,提出了双馈风电机组的惯性控制策略。其次,基于改善双馈风电机组的惯性响应降低系统阻尼的不利影响,分析了双馈风电机组通过无功调节增加系统阻尼的原理,并进一步提出了风电机组基于无功附加控制的阻尼控制策略。最后,通过对含30%风电装机容量的三机系统的仿真分析,验证了系统发生扰动后在所提控制策略的协调控制下,不仅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的响应能力,并可使系统功率振荡迅速衰减,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暂态稳定性。     

同步耦合双馈风机的虚拟惯量优化控制技术

双馈风电机组在同步并网时虚拟出的可控惯性将显著影响电网的动态特性,仍须通过优化控制减少其附加运行风险,充分发挥其控制潜力。该文首先建立引入虚拟同步控制后的双馈风电机组的动态模型,并分析双馈风机与同步发电机之间建立的虚拟同步耦合关系。在此基础上,构建双馈风机同步并网系统的能量函数,基于同步并网耦合关系提出双馈风电机组的变惯量优化控制策略,并借助控制参数对系统稳定性的影响分析,设置虚拟惯量参数范围。最后,搭建双馈风机同步并网系统进行仿真验证,双馈风机的虚拟惯量需要在合理范围内通过变惯量优化才能为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。     

光储发电系统的虚拟转动惯量控制

在深入研究光储发电系统控制策略的基础上,阐述蓄电池虚拟转动惯量的概念,分析在频率动态变化过程中蓄电池的电池储能与机械动能之间的能量转换关系,并提出基于光储发电系统的虚拟惯性控制策略。该控制策略通过检测系统频率的变化与蓄电池荷电状态,调节蓄电池的荷电状态变化率与充放电电流的速率,从而短时调节蓄电池储备能量为系统提供惯性支持。通过光伏装机比重约为30%的仿真系统,验证该控制策略在系统出现功率不平衡后,能够利用蓄电池的虚拟惯量快速响应系统频率变化,从而提高了系统的频率稳定性。     

基于附加电量的直流微电网动态稳定控制策略

直流微电网的低惯性问题以及遭受扰动后分布式电源与负荷短时保持功率恒定引入的负阻尼,均会削弱直流电压的动态稳定性.对此深入探讨了直流微电网的动态稳定机理,从电量的角度赋予系统稳定判据物理意义.首先基于直流微电网的伏安特性,分析系统运行点的移动轨迹与稳定运行约束条件.其次,基于直流微电网的状态方程,推导系统的电量模型,分析各端换流器具备的暂态电量对系统稳定运行的影响机理,并结合稳定运行条件,提出基于附加电量的直流微电网的动态稳定裕度及判据.然后,基于直流微电网的动态稳定裕度,通过改进储能侧换流器的电压下垂控制,提出基于附加电量的直流微电网电压动态稳定控制策略,并分析其对直流电压暂态过程的影响.最后,搭建多端直流微电网仿真系统,验证所提电压动态稳定判据的正确性,以及附加电量对直流微电网动态稳定的支持能力.     

高比例新能源电网中虚拟同步综合控制策略

新能源发电系统的虚拟同步运行控制是能源互联网稳定运行的一大关键技术,面临着很多挑战.围绕虚拟惯性控制技术展开相关研究,阐述了新能源的惯性控制方法,并对能源互联网中虚拟同步新能源系统的动态综合控制技术进行了分析.     

直流微电网的多端虚拟储能协调控制技术

直流微网中可控性逐渐增强的源-储-荷需要高效的协调方法充分发挥其并网支撑潜力,将可控负荷、风机向储能归类处理后,使其虚拟出储能设备的充放电响应,便于提升系统的能量管理及运行能力。分析了可控负荷、风机旋转动能与电容储能间的转换关系,分别建立源于负荷和风机的虚拟储能模型。考虑负荷收益、储能折损和调风成本,建立基于虚拟储能的源储荷协调优化模型,计算不同时段的虚拟电容值,以实现系统长期经济运行。在此基础上,通过划分直流微电网的运行区域,提出虚拟储能的协调控制方法,以提高系统的电压稳定性。通过搭建直流微电网仿真系统,仿真结果表明,所提控制策略可显著提高微电网的经济效益和直流电压稳定性。     

永磁直驱风电机组改善系统阻尼的控制技术

永磁直驱风力发电机组抑制系统功率振荡的阻尼作用,有利于提高风电渗透率较高的区域电网的稳定性.本文在分析永磁直驱风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究具备故障穿越能力的永磁直驱风电机组的无功调制与系统功率振荡的关系,提出了永磁直驱风电机组的无功附加阻尼控制策略.利用MATLAB/Simulink仿真软件对含永磁直驱风电机组的区域电网进行仿真分析,验证了在所提控制策略下,永磁直驱风电机组能够利用其无功功率的调节能力,抑制故障后系统持续振荡的功率,从而提高了基于永磁直驱风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统的阻尼特性.     

基于功率耦合的双馈风机并网系统同步控制技术

双馈风机处于虚拟同步运行时与同步发电机的功率耦合关系是合理设计控制参数、降低附加运行风险的关键。建立双馈风机并网系统的动态模型,分析处于虚拟同步运行时的双馈风机与同步发电机之间的功率耦合关系。分析风机同步并网耦合关系及控制参数对稳定性的影响,并引入耦合系数。基于此,提出基于功率耦合的双馈风机同步并网优化控制策略,通过动态调整风机虚拟惯量使双馈风机同步并网系统处于稳定运行区域,从而降低运行风险。最后,通过搭建双馈风机同步并网仿真系统验证了风电机组能够根据系统运行状态的动态变化提供虚拟惯量响应,从而为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。