大规模风电并网对孤网频率稳定性影响的研究

随着风电大规模接入电网,风电对电网的影响越来明显.针对风电场的出力特性,以及风电场并入电网带来的安全稳定控制装置的配合问题,采用PSASP程序对新疆阿勒泰地区电网进行仿真分析,综合考虑风电出力特性和地区负荷特性对地区电网孤网运行暂态过程和安全稳定控制装置动作的影响,通过对比分析在不同风速和不同负荷情况下各种安全稳定控制装置的配合动作对孤网频率稳定性的影响.结果表明大规模风电接入电网后,风电出力特性和地区负荷特性共同影响安全稳定控制装置的配合以及孤网频率稳定性.对含大规模风电接入的电网的安全、稳定运行具有重要的参考价值.     

风电接入孤网后的频率控制策略

由于风电场容量相对于孤网系统容量较大,且不具备传统发电机组的调频功能,风电出力的随机波动特性势必会引起孤网系统频率的显著波动,严重影响孤网中设备的安全稳定运行。在总结及阐述孤网概念及已有频率控制方式基础上,研究并建立抑制风电接入后频率大幅波动现象的孤网频率控制策略,包括三次和二次频率调节策略,其中,三次调频考虑风电场短期和超短期出力预测进行含风电的协调调度,二次调频根据系统频率以及风电场出力趋势对常规电源和风电出力进行秒级至分钟级的调整。最后,通过建立含风电的孤网动态仿真模型,仿真验证所提出控制策略的有效性。     

孤网运行与频率稳定研究综述

孤网运行作为电力系统极端情况下的运行工况,其研究具有特别重要的意义.从阐释孤网的结构与概念出发,综述了孤网运行特性及安全稳定控制研究现状,分析了孤网运行时的频率特点,较全面地介绍了一次调频、OPC,高频切机与低频减载对于孤网频率稳定的贡献,并结合中国能源战略与电力发展现状,对孤网安全稳定控制技术的发展进行展望.     

孤网运行与频率稳定研究综述

孤网运行作为电力系统极端情况下的运行工况,其研究具有特别重要的意义。从阐释孤网的结构与概念出发,综述了孤网运行特性及安全稳定控制研究现状,分析了孤网运行时的频率特点,较全面地介绍了一次调频、OPC、高频切机与低频减载对于孤网频率稳定的贡献,并结合中国能源战略与电力发展现状,对孤网安全稳定控制技术的发展进行展望。     

考虑频率约束的孤网风电渗透率极限评估

大规模具有间歇性、波动性且难以预测的风电接入孤立电网后将会给其频率稳定性带来一系列挑战,以中电投霍林河循环经济示范工程孤立电网为背景,将风电波动视为平稳随机过程并采用平均功率谱密度提取大量风电波动信息,不借助商业软件建立了考虑频率约束的风电渗透率极限评估模型。基于该模型计算了在频率稳定约束下霍林河孤网系统最大风电消纳能力,从而为电网规划提供指导。最后,对不同类型的机组频率响应能力进行分析,考虑增建一部分燃气电站提高电网的风电消纳能力。也为电网后续升级和建设提供了参考依据。     

地区电网孤网运行的高频控制分析

针对地区电网与主电网解列后产生的高频问题,进行了地区电网频率动态过程的仿真研究,对该地区的高频切机方案进行了分析。计算结果表明：不同的切机方式对地区电网的频率恢复影响很大,该结果可为此类事故的处理提供依据。     

风电高渗透率电网的频率特性及高频切机研究

风电机组无法像常规机组一样为系统提供稳定可靠的电能,随着风电在电网中的渗透率越来越高,风电出力的波动性给电网频率稳定带来的影响将越来越大.基于IEEE 14节点系统模拟风电高渗透率电网,仿真分析了风电对电网频率响应的影响,当局部电网解列后采取高频切机措施时,优先切除风电机组更有利于系统频率的恢复.     

贵州电网孤网运行的高频切机仿真分析

根据贵阳电网实际系统,用NETOMAC程序建立了原动机、调速器、汽轮发电机过速保护和南方电网负荷的详细模型,采用实际系统能提供的参数,缺省参数则通过参照典型数据和现场试验获得,并以贵阳南部电网"7·7"事故仿真研究成果为基础,从高频切机的角度进一步仿真研究当贵州电网与南方电网彻底解列成为孤网运行时贵州电网动态频率异常、频率不稳定性及其控制措施,得出电网一次调频速率合理的限速设置是快速恢复频率稳定的决定性因素的结论.     

孤网运行频率稳定控制策略分析研究

针对孤网运行时功率不平衡导致电网频率波动大的问题,提出在电网侧和机组侧2个方面进行频率稳定控制。为此,分析和研究了在电网侧采用低频减载、联切装置、高频切机装置进行控制的控制方法和策略;在机组侧强调调频控制要考虑机组的容量和调节范围、机组的控制方式及一次调频参数。目的在于提高孤网运行时的安全性和供电可靠性。     

孤网频率稳定与控制策略研究

孤网稳定运行是防止电网大面积停电的最后一道防线。由于孤网运行方式与大型互联电网不同,研究孤网频率稳定与控制,对保障电力系统安全、可靠运行具有重要意义。简单介绍了孤网频率动态特性,分别对水轮机、汽轮机、锅炉的控制方式进行论述,分析了一次调频、OPC、高频切机、低频减载、二次调频对孤网频率稳定的作用。较全面地总结了近年来国内外孤网运行安全稳定控制研究现状及存在的问题和不足,并在此基础上对该领域今后的研究方向作了展望。     

风电并网对系统频率动态过程影响及解决措施

大规模风电并网改变了以往系统电源的组成结构,从而影响系统频率动态过程的变化。研究不同类型风电机组及风电并网容量对频率动态过程的影响,并揭示风电机组频率响应特点及其规律。针对并网风机时常处于弃风状态以及风电并网对电力系统频率稳定构成的威胁,提出通过控制桨距角等方式减少风电机组的一部分有功功率输出,使其不处于满发状态,进而预留有功出力作为系统的旋转备用。该预留备用在系统发生扰动时对频率的下降起支撑作用,可以从根本上降低大规模风电并网对系统频率动态过程的负面影响。此外通过仿真论证了风电备用补给时间的重要性,分析在频率动态过程中风电备用补给的方法及效果。     

电力系统频率动态过程仿真中锅炉动态特性影响研究

在对实际大区域电网进行频率动态过程的研究中发现,仿真所得的频率轨迹与量测装置记录到的实测轨迹偏差较大。解释了轨迹偏差产生的原因和特点,指出仿真系统中所采用的火电机组负荷调节系统模型中未考虑锅炉主蒸汽压力对频率动态过程的影响。根据分析,在仿真系统中自定义了计及锅炉动态特性影响的机组负荷调节系统模型。考虑锅炉动态特性对发电机组输出功率的影响,将模型中锅炉主蒸汽压力侧的影响等效为一阶惯性环节,应用调整后的模型进行仿真计算。为使频率动态过程的仿真轨迹与实测轨迹相接近,进一步修正了惯性环节中的时间常数。     

高风电渗透率下的电力系统调频研究综述

受环境危机及能源危机影响,全球风电发展迅速,风能发电在一次能源发电中所占比例越来越高。大规模风电接入对电力系统的频率稳定构成了严重威胁。首先介绍部分风电发达国家对风电机组参与电力系统有功功率控制及调频的要求。接着对大规模风电并网对电力系统频率稳定的影响进行分析。从风电机组为电力系统提供惯性支撑、一次调频及综合提供惯性支撑和一次调频三方面进行调研总结。最后对应用大规模储能技术及需求侧管理技术提高高风电渗透率电力系统频率稳定性方法进行综述分析。     

含SVG的双馈风场风速变化条件下高频谐振问题分析

大规模风电并网导致宽频谐振问题日渐凸显,业内多认为电缆电容效应、控制器参数变化等是导致谐振的主要因素,而关于静止无功发生器(static var generator, SVG)、风功率变化与高频谐振内在因果关系研究尚未展开。针对低风速风场系统高频谐振问题,首先基于谐波线性化理论,考虑功率外环作用,建立SVG和双馈风机(doubly-fed induction generator, DFIG)的序阻抗模型。其次将风速变化纳入风机变流器建模,并建立空载电缆投入时风速变化与SVG阻抗的联系。然后利用阻抗交互揭示风机变流器阻抗变化对SVG阻抗特性的影响机理,指出区域内空载电缆投入后,低风速不仅降低系统在高频的鲁棒性,而且扩大了SVG高频负阻尼范围,导致系统高频谐振风险增加。最后,基于STARSIM-HIL搭建含SVG的双馈风场电磁仿真模型,并进行软硬件在环实验。实验结果证明了理论分析的正确性。     

含风电场的电力系统频率特性动态仿真分析

针对风电接入电力系统后对其稳定性的影响问题,阐述了含风电的电力系统动态仿真模型(风电机组模型包括恒速异步风电机组和双馈变速风电机组),仿真分析了电网侧发生扰动及风电场侧发生扰动情况下风电系统的频率响应过程,以及风电并网运行对系统频率的时空分布特性的影响。仿真结果表明,电网侧发生扰动及风电场侧发生扰动情况下,两种不同风电机组对系统频率的作用及影响不同,风电并网运行对频率的时空分布特性产生了重要影响。     

考虑风-储-直参与调频的电力系统频率特征定量分析

以风电、储能、柔性直流输电为代表的高比例可再生能源和大量电力电子设备的并网,使得电网中传统火电的比例下降,这将在一定程度上影响电力系统的频率稳定性。为定量分析风电、储能、柔性直流输电系统参与调频下电力系统的频率特征,首先提出多种调频资源参与调频下的电网频率特征定量分析总体思路,建立风-储-直调频频率响应模型。然后基于频率特性传递函数对电力系统稳态频率偏差、初始频率变化率、最大频率偏差和频率安全裕度进行理论推导;且定量分析了稳态频率偏差变化规律以及惯性时间常数、辅助调频单元控制比例系数对频率稳定性的影响,并计算稳态频率偏差与功率扰动的关系。最后,基于仿真软件验证了所提分析方法的可行性和有效性。仿真表明所提方法可有效定量分析电力系统频率特征,可为双高电力系统下电网频率安全稳定运行与控制提供指导依据。     

高原水光柴孤立电网中频率一次调节研究

A电网是极高海拔地区孤立小容量电网,其主要电源是水轮发电机和柴油发电机,因在高原大气条件下难以协调两种发电机运行中的功率分配,后者不参与电网的一次调频,削弱了电网的调频能力,难以应对A电网光伏一期无储能2 MWp接入后的功率扰动.分析了在光照强度短时下降较多的情况下,柴油发电机不参与系统一次调频对A电网稳定性的影响;提出了柴油机参与一次调频后与水轮机间功率协调分配的措施,并进行了仿真计算,结果表明,此举可有效提高A电网的稳定性.     

高风电渗透率下考虑电网频率支撑需求的储能系统配置方法

提出了一种高风电渗透率下考虑电网频率支撑需求的储能系统配置方法.以频率变化率和频率偏差为限制条件,建立新能源系统所能承受的最大功率增量与等效惯性常数、调差系数以及风电渗透率等已知参数的联系.通过对3阶虚拟同步机控制策略下的储能系统容量与控制参数进行量化配置,提高不同风电渗透率系统对不平衡功率的消纳能力.以储能配置在频率支撑中贡献的等效单位调节功率为参考,对不同功率增量下储能系统的频率响应贡献、调频出力占比以及输出功率特性进行刻画与分析.仿真验证了该配置方法下的储能系统可控性强,能够较为精准地提供电网所需的有功调节量,有效改善风电并网环境.     

Development of frequency stabilizing scheme for integrating wind power generation into an isolated grid

Integration of wind power generation into small islands has been one of the demonstration projects in Okinawa Prefecture. Since such integration could degrade power quality including frequency in an island grid, a frequency stabilizing system using flywheels has been installed into a small island. In order to establish a proper frequency stabilizing scheme for the small island, an accurate model of a diesel generator including governor is vital. Therefore, the model was developed based on the measured values of generator dump tests. A new frequency stabilizing scheme was also developed through time‐domain simulation of the island grid model, which consists of the above‐mentioned diesel generator model and an equivalent load change representing wind power variation. The proper parameters of the scheme were derived considering role sharing between the diesel generators and the flywheels. The developed stabilizing scheme was applied to the flywheels in the island grid and revealed excellent performance in mitigating frequency variation. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 180(1): 24–35, 2012; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21277