风电发展“瓶颈”问题的原因及应对措施

在风电高速发展的大好形势下,中国风电发展较快的地区先后遭遇到发展"瓶颈",如何摆脱风电发展"瓶颈"束缚,促进中国风电健康发展成为国内外关注的焦点。本文以酒泉风电基地为例,分析了产生"瓶颈"问题的技术、经济、政策和管理等方面原因,并提出了应对措施。     

开-闭环结合控制方式的定日镜跟踪控制策略

塔式太阳能电站定日镜场通常采用开环控制方式。该控制方式具有跟踪精度低、无法消除累积误差等缺点。为克服以上缺点、提高太阳能利用效率,提出了开-闭环结合的定日镜控制方式。针对该控制方式,设计了复合式控制策略;针对开环的快速控制和开/闭环两种模式之间的快速无扰切换要求,设计了快速通信协议,实现了定日镜的开环高速定位;针对定日镜的高精度闭环跟踪要求,设计了相应的光电传感器,并对定日镜闭环运行时的跟踪精度进行了理论分析。经测试表明,该跟踪控制方法反应速度快、跟踪精度高、运行稳定,实现了定日镜的实时高精度稳定跟踪。该策略的开环控制精度优于3.5 mrad,闭环跟踪精度优于1 mrad,具有很高的推广应用价值。     

基于优先顺序法的风电场限出力有功控制策略

随着风电并网容量的增加,风电场应具备有功功率调节能力,能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。结合甘肃酒泉风电基地集群风电有功控制系统的实际需要,以实现最大风能利用、避免风电场频繁起停为目标,基于经典优先顺序法提出了一种应用于变速恒频风电场的限出力有功控制策略。针对风电场限出力控制需要,设计了风电场层有功功率控制框架及限出力控制流程,综合考虑场内风电机组的预测信息、运行状态与控制特性,建立了以风电机组调节性能指标为排序指标的风电场限出力控制序列,进而基于此控制序列,给出了风电场限出力有功分配方法。最后,通过算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

定子撬棒和直流侧卸荷电路协调的故障穿越技术

目前,撬棒（crowbar）保护技术是双馈风电机组实现故障穿越的有效手段之一．但其最大的问题是．保护投入期间,舣馈风电机组（doubly fed induction generator,DFIG）处于失控状态,不利于系统稳定。因此,利Ⅲ定子撬棒方案代替传统撬棒保护已得到广泛关注。然而．仪仅采用定子撬棒的方法．并不能保证直流件线电压在限值之内,为此,提出定子撬棒和直流侧卸荷电路协调的故障穿越方案来解决该问题。首先分析定子书电阻对转子电流敞障影响的理沦基础,之后,确定和优化所串电阻的大小,分析说明该故障穿越方案的基本工作原理．并利用PSCAD／EMTDC专业仿真软件,验证所提方案的有效性和可行性。     

风力发电机组旋转湍流风场数值模拟

为准确得到风轮旋转效应对风力发电机组湍流风速脉动分量的影响,推导了旋转Fourier自谱和互谱。分析了风轮旋转效应通过相干函数和相位延迟体现的物理本质,提出了引入相位延迟参数的旋转Fourier自谱和互谱。以旋转Fourier自谱和互谱的模构建旋转谱矩阵,对其进行Cholesky分解,将相位延迟引入谱表现方法中实现风力发电机组湍流风场的模拟。最后,结合某1.5MW三叶片变桨距风电机组进行纵向脉动风速时程的数值模拟,并对计算功率谱与目标谱进行了校核,证明该文算法可以更为准确地模拟作用在风轮旋转叶片上的脉动风速时程。     

交直流混联电网工频变化量距离保护动作特性分析

分析了交直流混联电网中工频变化量距离保护的动作特性.换流站附近交流线路发生故障时,由于控制系统的快速调节,直流侧对外表现为弱电源系统,具有弱馈的特点.工频变化量距离保护的动作范围与系统等值阻抗和整定阻抗之比有关,该比值越大,保护动作范围就越小.因此,直流系统的存在会造成工频变化量距离保护动作范围大幅缩小甚至没有保护范围.最后,以实时数字仿真器试验数据验证了理论分析的正确性.     

基于降低风电机组叶片损伤的风电机组组合优化

对于大型风电场,研究机组组合优化,可以提高风电场运行水平,提高风电场经济效益。叶片是风电机组的关键部件之一,占风机总成本的20%,是影响风电机组使用寿命的重要因素之一。通过对叶根在不同风况下四种不同载荷工况的受力分析,量化了不同运行工况下叶片损伤量,确定了叶片损伤量与叶片寿命的关系,建立了风电场各机组总叶片损伤量的数学模型;应用改进二进制粒子群(BPSO)优化算法,结合风电场预测功率数据和负荷调度要求,以叶片损伤量最小为优化目标,建立风电场内机组组合优化调度模型。将所提出模型应用于某49.5 MW风电场,对33台机组进行组合优化,算例结果表明在满足负荷的要求下,可减少启停机次数,延长机组寿命,验证了该算法的可行性和有效性。     

机遇与挑战并存的酒泉风电基地

本文分析了酒泉风电基地资源与市场逆向分布、出力时空分布等特点,研究了大规模风电集中并网面临的送出、消纳、调峰、系统稳定和运行控制等方面的挑战,结合大规模风电基地的运行实际,提出了应对措施及规范发展的建议。     

永磁直驱风电系统故障穿越技术研究综述

在分析永磁直驱风力发电系统拓扑结构的基础上,针对永磁直驱风电系统故障穿越时遇到的问题,从增加硬件电路和改进控制策略两方面对其实现电压故障穿越的方法进行了总结分析,然后对永磁风电机组的电压穿越技术的发展作了进一步的探讨。     

基于变距系统的风电机组并网运行特性的研究

依据风电机组的变桨距控制原理和风电机组的运行特性,建立了转速环和功率环控制的风电机组变桨距控制系统,结合双馈风电机组各部分数学模型,在PSCAD/EMTDC中搭建了风电机组的并网仿真模型。对不同风速段湍流风况条件下的风电机组并网运行特性进行仿真,实现了不同运行阶段下风电机组运行特性的优化控制,并在此基础上分别仿真了阵风干扰和电网故障扰动下风电机组的动态运行特性。仿真结果分析表明,双环变桨距控制系统可以较好地优化风电机组的功率输出特性,在电网发生故障时桨距角的快速动作也可以有效地抑制故障暂态响应的进一步恶化,有利于电网的迅速恢复。