风电场无功综合优化控制策略探讨

针对大规模风电接入电力系统后的电网无功电压问题,提出了在传统发电厂、变电站自动电压调控系统（AVC）控制的基础上,结合风电场控制特点的无功综合优化调控策略．该策略根据风电机组运行信息和系统无功电压水平将系统无功调控区划分为3级：AVC为电压控制的第3级．风电场汇流接入的变电站做电压控制的第2级。风电场则是无功控制的第1级,并相应提出了系统通过风电场监控系统对风机控制和系统直接对风机控制2种调控模式．     

分散式风电AVC策略

传统的自动电压控制(AVC)策略主要针对风电场,且其关注点仅仅为并网点或远端单节点电压情况,并不适用于分散式风电,为此提出了改进AVC策略。改进的AVC策略选取配电网电压偏差最严重的节点作为控制节点进行无功整定得到无功指令值。结合分散式风电多点接入的特点并综合考虑多种分配算法,将无功分配算法分为3个层面:不同节点之间按灵敏度大小进行无功指令值分配;同一节点不同机组之间按机组无功容量分配无功指令值;双馈机组内部定子侧优先分配无功指令值。通过算例仿真验证了改进AVC策略的有效性与可靠性。与传统的AVC策略相比,改进AVC策略能够根据分散式风电接入配电网方式较为灵活的特点,充分利用多台风电机组的无功输出能力,有效地改善配电网电压水平。     

吉林电网风电调度自动化系统设计

提出了吉林电网风电调度自动化系统的设计方法,该方法要求风电场上报发电计划,省调据此将风电纳入到日前开机计划和日内电力电量平衡中,同时考虑电网的各种约束条件,编制风电场的发电计划曲线并制订风电大规模接入地区的自动电压控制(AVC)策略,风电场根据曲线控制有功出力,同时根据AVC策略进行风电机组无功出力的调整和升压站的无功...     

兼顾接入地区无功需求的风电场无功控制策略

越来越多的风电并入电网后,对接入地区的电压影响也越来越大,为此,系统要求风电场能够对接入地区提供电压/无功支撑。文中提出了一种兼顾风电接入地区电压/无功需求的风电场无功控制方法。该方法以接入变电站低压侧电压作为控制电压,将风电场无功控制区分为正常控制区、异常控制区、紧急控制区和脱网控制区,并给出3种控制模式,即异常控制模式、紧急控制模式和故障控制模式。利用某一时段的控制电压平均值作为选择无功控制区的依据,并综合相邻2个时段的平均控制电压差值和接入变电站与风电场之间的通信情况选择无功控制模式。实际系统算例分析结果表明:所提出的方法能够合理调整风电场的输出无功功率,在很少的控制周期内将控制电压调整到合格范围,使一个测量周期内的平均电压合格,有效地为风电接入地区提供无功支持。     

与风电场并网的变电站无功补偿的优化

针对风电场并网变电站电压波动较大的问题,通过对其产生的原因及影响因素进行分析,提出优化无功补偿的策略。结果表明:在风电场并网变电站装设动态无功补偿装置,可有效改善风电接入电网系统的电压质量,达到电压综合控制要求。     

风电汇集地区无功电压控制策略研究

风电汇集地区的自动电压控制(AVC)系统对优化汇集地区的电压运行水平有十分重要的作用,其控制策略处于核心地位。通过概括近年来我国风机脱网事故,指出研究风电汇集地区的AVC系统的重要性;介绍AVC系统发展概况与目前风电场无功电压控制策略的研究现状;详细阐述目前我国风电场所应用的AVC系统的控制策略,最后总结出目前风电汇集地区AVC系统所存在的问题和改进之处。     

双馈风电场AVC系统的研究

提出一种基于双馈异步发电机的风电场自动电压控制(AVC)系统的设计方案。首先给出风电场级AVC系统的概念、控制要求和技术指标。然后对AVC软件开发进行了探讨,将AVC核心软件分为无功决策模块和无功协调模块。为加快无功决策,采用计算模式与PI控制相结合的方案,由两次PI调节结果计算得到系统阻抗和系统电压,进而直接求出所需无功进入无功协调分配模块。无功协调模块采用双馈风机群参与无功电压调控的协调控制策略。仿真表明,该方案既可以迅速跟踪目标电压的变化,又能抑制风电场有功输出波动引起的母线电压变化,维持母线电压为目标值。     

改善接入地区电压稳定性的风电场无功控制策略

针对大规模风电场接入电网带来的电压无功问题,提出一种改善接入地区电压稳定性的变速恒频风电场无功控制策略,在系统发生扰动时,以接入点为电压控制点,扰动前的稳态电压为控制目标,动态调节风电场输出无功功率,维持接入点电压水平。实际应用时,该策略利用系统部分雅可比矩阵推导风电场的电压无功灵敏度信息,并根据风电场的无功输出能力计算风电场无功调整量,同时通过设置控制死区和延时,避免了风电机组的频繁调控。仿真算例表明,采用所提策略能够充分发挥变速恒频电机风电场的快速无功调节能力,有效抑制风速扰动、负荷变化等因素引起的电压波动,维持接入地区电网的电压稳定性。     

小方式下省地电网无功电压调控的去失配策略

现有自动电压控制(automatic voltage control,AVC)策略难以保证220 kV变电站充分利用无功电压调控设备兼顾上下层电网无功电压调控的需求,特别在小方式下,省地电网无功电压调控失配问题突出。提出了一种实现上下层电网协调控制的AVC去失配策略。结合省地电网的管理权限、调控目标和AVC策略的分析了省地AVC在220 kV变电站形成无功电压调控失配的机制,通过等值模型反映的无功电压特性揭示了关口电压是解决失配问题的关键指标,将反映上下层电网电压调控状态的关口电压加入到AVC就地电压校正策略中构成了三维去失配判据,以实现常规方式220 kV变电站优先协助下层电网进行区域电压调控,小方式220 kV变电站优先协助上层电网进行区域无功调控的去失配策略。实例仿真证明了去失配策略的有效性。     

风电场自动电压控制中风机和静止无功发生器的无功分配研究

自动电压控制(AVC)系统的投入对保证风电场的电压稳定有重要作用,现有研究对风电场的自动电压控制无功分配策略缺乏深入分析.本文在现有自动电压控制无功分配模式的基础上,采用含有静止无功发生器(SVG)和风力发电机的小干扰模型,分析自动电压控制无功分配策略对风电场稳定性的影响.该方法计及自动电压控制系统中无功分配模式对风电...     

基于风电汇集地区无功系统优化的研究

在对风电场汇集站无功电压控制研究的基础上,针对目前风电场没有建立统一的AVC控制系统,风电场仅依靠厂家提供的电压控制手段进行电压控制的现状,提出了基于风机、风电场汇集站无功补偿设备、动态无功补偿设备SVC/SVG的风电场无功电压管理系统(VMP)。对风电场无功电压进行协调控制和管理,提高风电场无功电压运行水平,满足风电场无功运行要求,进而为风电场群、风电场与电网统一协调无功电压控制奠定基础,通过现场试验验证了该系统的合理性和有效性。     

大规模风电并网无功电压协调控制策略研究

本文开展了大容量、集团式风电场接入输电网的协调电压控制方法研究。针对双馈风电机组(DFIG)的无功电压控制方式,提出了考虑运行约束的风电机组及风电场无功调节能力计算方法,并提出了基于电压控制器和控制任务协调分配的风电场电压控制策略,使风电场相对电网整体表现为可控电压源;进一步,基于危险节点等值模型,选择控制节点和构建风电网系统协调电压控制模型,并通过在线求解简单的优化问题确定控制量;基于此提出了风电场并网的电压协调控制系统方案,使并网DFIG风电场参与电力系统电压控制。基于典型系统的仿真结果表明,该方案能充分利用系统中的电压支撑能力,提高系统的电压稳定性,能适应风电并网系统在线电压协调控制的要求。     

大规模风电接入对电网电压的影响及无功补偿研究

从静态电压稳定性的角度,研究了某地A风电接入C电网后系统运行方式、风机类型、风机控制策略和调峰策略的因素对系统电压稳定性的影响。针对某地A风电接入给C电网带来的电压控制问题,提出了相应的无功补偿方案及电压控制措施。仿真计算结果验证了所提无功补偿方案及电压控制措施的有效性,对大规模风电接入后对C电网安全、稳定运行具有一定的参考价值。     

含风电接入的省地双向互动协调无功电压控制

为应对规模化风电接入对电网无功电压运行和控制的影响,结合现场实际,提出并实现了一种跨电压等级风电汇集区域风电场与传统电厂的无功电压协调控制方法。在控制中心内,研究并提出计及风功率波动和电网N-1安全约束的敏捷电压控制方法,该方法通过控制周期和控制模型的自适应调整,充分挖掘省调直控风电场的无功电压调节能力,抑制风电波动对电网电压的影响,保留足够的传统发电机动态无功储备。在控制中心间,研究并提出计及风电场调节能力的省地双向互动协调控制方法,通过地区电网内风电场与地调直控变电站的协调控制,发挥地调直控风电场的调节能力,减少地调直控变电站的电容电抗器动作次数,通过省地双向互动协调,协调省地双方无功调节资源,支撑末端地区电网电压,提高电网整体运行的安全性和经济性。所研发的实际控制系统已在江苏电网应用,仿真运行和实际闭环结果证明了该方法的有效性。     

风电场无功电压控制系统设计和应用

针对国内风电大规模集中接入电网引起的电压稳定和控制问题,提出了一种适用于变速恒频风电机组风电场的多模式、多目标无功电压协调控制策略。在此基础上,设计了风电场无功电压控制系统。介绍了该系统的架构、主要功能模块和接口的设计方案,通过在上海奉贤海湾风电场一期扩建工程开展现场试验,验证了控制策略的正确性,并证明通过合理控制风电...     

风电汇集地区无功自动控制方案比较分析

针对风电并网容量不断增加的现状,从风电场与风电机组间、风电场与风电场间、风电场与风电汇集站间、风电汇集地区与主网间4个方面分析了无功补偿配置不合理情况。提出在风电汇集地区建立无功自动控制系统的2种方案:一是在风电汇集站安装主站中央控制器,负责计算地区无功水平并向各个风电场发放调节指令;二是在各个风电场安装控制子站,子站系统通过数据网路与主网AVC相连接,服从AVC的统一调度指令。经比较,方案2在现有情况下更为合理,可以保证风电汇集地区的无功、电压平衡,提高风电送出能力。     

风电汇集地区无功自动控制方案比较分析

针对风电并网容量不断增加的现状,从风电场与风电机组间、风电场与风电场间、风电场与风电汇集站间、风电汇集地区与主网间4个方面分析了无功补偿配置不合理情况。提出在风电汇集地区建立无功自动控制系统的2种方案：一是在风电汇集站安装主站中央控制器,负责计算地区无功水平并向各个风电场发放调节指令;二是在各个风电场安装控制子站．子站系统通过数据网路与主网AVC相连接,服从AVC的统一调度指令。经比较,方案2在现有情况下更为合理,可以保证风电汇集地区的无功、电压平衡,提高风电送出能力。     

风电场AVC子站系统的研究与应用

随着风电系统规模的扩大和新风电场的不断投运,风电接入对处于异步联网状态的云南电网的影响也逐步显露出来,尤其是风电场接入点的电压控制问题。因此本文分别对风电场AVC子站系统的控制原理、构成以及静态测试进行分析研究,提出AVC子站系统投用过程中应注意的事项,最后通过AVC子站在风电场中的实际应用,验证了AVC子站设计的可行性、可靠性,也为进一步改进AVC子站提出了一些建设性的建议。     

双馈风电场自动电压协调控制策略

依据当前风速与电网状态进行实时在线的电压无功控制(VQC)是大型风电场参与系统优化运行、改善局部电网电压水平的关键技术.以风电场自动电压控制(AVC)的3层结构模型为基础,讨论了升压站集中补偿设备和双馈风力发电机的协调控制策略.针对双馈风电场AVC优化,借鉴变电站综合无功控制方法,采用近似线性化方法推导出一种风电场AVC的分区图简化策略,为风力发电机群与集中补偿设备的协调优化提供了一种新型实用化方法.进一步考虑风能随机性与波动性的影响,对分区图策略进行了改进.该改进可显著提高电压合格率,减少设备调节次数.对中国北方某风电场仿真计算验证了所提出的模型与方法的有效性.     

考虑海缆充电功率的海上风电场无功补偿协调控制策略研究

针对海上风电场的特点,研究其有效利用风电机组无功调节能力的无功补偿协调控制策略。海上风电场并网的电压稳定性分析主要分为两个方面:海缆充电功率对并网系统电压稳定性的影响;如何有效地利用风机无功调节能力来改善系统的电压稳定性。针对上述问题,首先利用灵敏度分析法及Q-V曲线法分析了海缆充电功率对海上风电场并网系统电压薄弱点的影响,并分析出最薄弱点为海缆末端母线;其次,选择STATCOM作为海上风电场无功补偿设备,并对双馈风机两侧变流器及STATCOM的无功控制环节进行研究;最后,提出以海缆末端母线电压为控制目标的三者无功协调控制策略,从而更为有效地利用风机自身的无功能力,显著减小STATCOM的安装容量。通过软件DIg SILENT建立CIGRE B4-39标准风电场并网系统,利用此系统进行暂态故障仿真分析,验证该无功协调控制策略的有效性。