“风火打捆”交直流外送系统的暂态稳定控制研究

"风火打捆"交直流外送是未来千万千瓦级风电能源基地电力外送的重要方式之一,亟需掌握"风火打捆"交直流外送系统的稳定特性及其机理。功角是反映系统暂态稳定性的主要标志,分析了双馈电机的功角快变特性和"风火打捆"系统等值机械转动惯量对火电机组功角暂态稳定性的影响。针对系统的暂态稳定性问题,提出了一种附加控制策略,并设计出控制装置样机,可提高"风火打捆"系统的暂态稳定性。基于所提附加控制策略的试验样机通过了实时数字仿真器(Real Time Digital Simulator,RTDS)的闭环验证,结果表明:该附加控制策略通过改变直流输送功率和调节风机的有功输出,消除或减小了系统在暂态过程中的瞬时不平衡功率,增强了直流系统和风机对火电机组的等效阻尼作用,有效抑制了火电机组的功角摇摆幅度,提高了"风火打捆"系统的暂态稳定性。     

风火打捆外送系统220 kV电网次同步振荡监控策略研究

我国新疆等西北地区采用风火打捆外送系统将电能输送至用电紧缺的地区,但是由于系统网架结构相对薄弱等特点,经常发生无规律的次同步振荡。基于以往对风电场群次同步振荡监控策略的研究,当风电场群次同步振荡发生漏监时,通过对谐波产生原因及传播路径的分析,在最佳监控点220 kV电网处构架了由PMU等装置组建的监视系统,并提出分轮分级次同步振荡安全控制策略。最后,将监控策略应用于新疆麻黄沟地区,通过对振荡前后采样值波形图对比分析,验证了该策略的可行性。     

风火打捆直流送出系统电压稳定控制策略

在风火打捆直流外送系统中,风电机组的调压能力、直流系统的无功电压特性及无功补偿设备都会影响系统电压稳定性,分析风火打捆直流外送系统的电压稳定性需要综合考虑风电、直流、交流系统之间的交互作用。随着直流的功率调整或发生故障,直流给风火打捆直流外送系统带来了安全稳定问题。文章分析了直流闭锁后电压暂升原因,研究了直流系统无功调节与风电机组无功电压控制的机理,提出直流、风电协调控制策略,并以黑龙江电网为例进行了仿真验证,对风火打捆直流外送系统电压稳定控制具有一定的指导意义。     

基于MSSA的PSS与UPFC-POD参数和 UPFC位置协调优化

针对风火打捆(wind-thermal-bundled, WTB)系统在受到干扰时可能由于阻尼不足而出现的低频振荡现象以及较高的网损会导致运行成本的增加和阻碍“双碳”目标实现的问题,提出了一种电力系统稳定器(power system stabilizer, PSS)与统一潮流控制器(unified power flow controller, UPFC)附加功率振荡阻尼控制器(power oscillation damping, POD)参数和UPFC安装位置协调优化策略方法。首先,基于Matlab构建了风火打捆外送系统和控制器模型。然后,利用多目标樽海鞘优化算法(multi-objective salp swarm algorithm, MSSA),将协调优化问题转化为多目标优化问题。目标函数设计中考虑了UPFC装置的调节特性。最后,采用IEEE 4机2区系统和16机5区系统进行多种工况下的仿真。仿真结果显示,协调优化后的控制器可以提高系统阻尼,维持发电机转速的稳定,抑制低频振荡引起的系统有功、电压等的波动,同时降低了系统的有功网损,提高了系统稳定性和运行经济性。MSSA在工程问题上的应用得到了补充。     

风火打捆交直流外送系统功角暂态稳定研究

风火打捆交直流外送是未来千万千瓦级风电能源基地电力外送的重要方式之一,亟需掌握风火打捆交直流外送系统的稳定特性及其机理。文章分析了不同风电比例和不同直流控制方式下系统的暂态功角稳定特性,探讨了风电、火电和直流系统间的交互作用,并基于扩展等面积(extended equal-area criterion,EEAC)理论分析了送受端机组惯量对系统功角暂态稳定性的影响机理。结果表明：在受端电网为无穷大系统的场景下,系统暂态功角稳定性随风电比例增加而改善;在送受端机组惯量可比场景下,存在最优风电与火电配置比例,使得系统暂态功角稳定性最好。     

风火打捆直流外送系统中极限风电渗透率的计算方法

为在规划时有效评估风火打捆高压直流外送系统的电压稳定性并确定满足电压稳定要求的风电渗透率上限,推导了计及能源基地风火电占比以及本地负荷占比影响的风火打捆直流外送系统的短路比指标。首先,利用PSCAD/EMTDC软件搭建了风火打捆直流孤岛外送系统的电磁暂态仿真模型,通过设置换流母线短路故障,验证了风火孤岛直流外送系统短路比计算公式的正确性。然后,分别设置不同的本地负荷比例、风电渗透率、故障类型以及故障发生位置等情况进行仿真,确定了故障扰动情况下风火孤岛直流外送系统电压失稳所对应的临界短路比。最后,总结提出了适用于远景规划的计算风火打捆孤岛直流外送系统的极限风电渗透率的简易实用的方法。     

基于D-PMSG的风火打捆直流外送系统送端功角暂态稳定性研究

风火打捆直流外送是解决能源丰富基地电力消纳问题和负荷中心能源短缺问题的主要方案。研究风火打捆系统送端风电对火电的影响意义重大。本文通过扩展等面积准则研究了基于直驱永磁风力发电机(D-PMSG)的风火打捆直流外送系统送端功角暂态稳定性。当风火打捆系统中D-PMSG输入的功率由受扰严重群减机械功率来平衡的情况下,系统遭受大扰动时,其功角暂态稳定性比纯火电系统的好,且输电方式为直流线路时的功角暂态稳定性比交流输电方式的好。仿真结果与理论分析结果一致,由此可知,由D-PMSG构成的风电场与附近火电厂打捆,经直流线路外送的方案可以提高系统的功角暂态稳定性。     

风火打捆比例对直流孤岛系统稳定性影响的研究

风火打捆特高压直流外送是未来开发全球清洁能源资源的重要方式之一,其稳定特性研究值得重视。从跟随风电功率变化的角度提出了风电与火电容量配比方案,然后在考虑风电出力概率的基础上提出了不同的配比方案。通过仿真对比分析研究了两种风火配置比例对送端孤岛系统稳定性的影响。结果表明:风火打捆比例由1:2降低为1:1.5后,送端电源调节能力和等值机械转动惯量有所降低,直流系统发生故障失去部分功率后,系统频率上升幅度和系统功角首摆幅度相应增加,增大了系统失稳的风险。     

±800 kV雁淮特高压直流送端电网安全稳定特性及控制策略

为深入研究无配套火电支撑的风火打捆特高压直流配套稳控系统控制策略,分析了雁淮直流投运初期送端电网安全稳定特性,研究了近区风电不同接线方式对直流换相失败后风机暂态过电压的影响。提出了综合应对直流近区及山西北部电网潮流转移和电压稳定的切机控制策略,实现了多区域分散可切机组的协调配合,设计了稳控装置配置及实现功能。通过研究雁淮直流送端稳控系统与山西北部交流稳控系统的耦合特性,量化了两套稳控装置相继动作带来的可切容量不足风险,提出不同停机备用水平下雁淮直流预控功率。仿真结果验证了所提策略的有效性与合理性,研究结论可为无配套火电支撑的风火打捆直流外送系统的安全稳定分析及控制策略制定提供参考。     

“风火打捆”孤岛特高压直流送端电压和频率控制

为了解决"风火打捆"孤岛特高压直流输送系统的电压和频率稳定性问题,从双馈型风电机组的运行特性出发,提出了一种针对特高压直流系统的孤岛附加控制策略。该附加控制策略通过系统频率的变化改变特高压直流系统的功率或电流指令,实现系统功率的平衡,提高系统的电压和频率稳定性。最后采用实时数字仿真器RTDS(real time digital simulator)对该系统电压和频率稳定性及所提出的孤岛附加控制策略进行了实验论证。仿真结果表明,该附加控制策略可以明显增强"风火打捆"电源与特高压直流输电系统配合时的整体稳定性。