大型变速双馈风电机组动态稳定性仿真分析

介绍了变速双馈风力发电机组的基本结构,建立了双馈风电机组在dq坐标系下的动态数学模型。应用MAT-LAB/Simulink搭建了系统仿真模块,对大型双馈风力发电机组的动态稳定性做了仿真研究。仿真结果表明了所建模型的正确性,以及在风电系统中利用变速技术后可以大大提高风能的利用率,改善了电力系统稳定性,并说明了变速双馈风力发电机组具有具有良好的动态特性和低电压穿越功能,为今后大型风电场的建立提供了可靠的理论依据。     

大规模风电并网动态特性模拟与分析

研究大规模风电并网动态特性,对提高电力系统稳定性具有重要意义。分析了风力发电机组、水力发电机组和汽轮发电机组的工作原理并建立了对应的数学模型,构建了含风力发电机组、水力发电机组和汽轮发电机组的多源混合电力系统模型,在风速波动条件下,对该系统模型进行了仿真分析。仿真结果表明:当风电机组输出功率发生变化时,该多源混合电力系统模型能够准确描述电力系统主要参数的动态变化特性。     

风电场低电压穿越与无功补偿协调控制对电网稳定性的影响

为提高风电机组低电压穿越能力及电压跌落期间含风电地方电力系统的暂态稳定性。提出了电压跌落期间,风力发电机组撬棒保护电路与磁控型动态无功补协调控制的控制策略。电网电压跌落程度较浅时不投入保护电路,仅靠无功补偿实现风电机组低电压穿越。电网电压跌落程度较深时撬棒保护电路与无功补偿装置共同投入以提高风电机组低电压穿越能力。通过算例仿真,验证所提控制策略显著提高了电压跌落期间系统的暂态稳定性。     

大型风力发电机组主控测试系统研究

大型风力发电机组运行环境复杂多变,运行工况具有不可预测和不可重现性等,主控系统必须具备高可靠性、高动态性能等特点.构建了一种大型风电机组主控测试系统,该系统建立了风电机组模型,模拟风场运行环境,实现了机组运行工况再现,使测试和调试不受风的随机性、间歇性等特性的影响,并制定了相应测试方案,总结了测试注意事项.经验证,该测试系统有效解决了风力发电机组控制系统全面动态测试难题,保证了主控系统的高可靠和高动态性能,缺陷得到提前暴露,缩短了研发周期,减少了现场调试时间,提高了风电机组主控系统研发、出厂质量.     

大型风力发电机组主控测试系统研究

大型风力发电机组运行环境复杂多变,运行工况具有不可预测和不可重现性等,主控系统必须具备高可靠性、高动态性能等特点。构建了一种大型风电机组主控测试系统,该系统建立了风电机组模型,模拟风场运行环境,实现了机组运行工况再现,使测试和调试不受风的随机性、间歇性等特性的影响,并制定了相应测试方案,总结了测试注意事项。经验证,该测试系统有效解决了风力发电机组控制系统全面动态测试难题,保证了主控系统的高可靠和高动态性能,缺陷得到提前暴露,缩短了研发周期,减少了现场调试时间,提高了风电机组主控系统研发、出厂质量。     

含不同风电机组的风电电网仿真研究

为了研究包含恒速异步风力发电机和双馈异步风力发电机的风电场对电网的影响,应用Matlab 7.0建立了含不同风电机组的风电场动态模型。分析了风电场对电网暂态稳定性的影响,风电机组电压恢复情况,有功、无功变化情况,以及不同风电机组的低电压穿越能力。仿真结果表明：双馈异步风力发电机变速平稳、低电压穿越能力较强,有利于优化电能质量;当电网发生故障时,应针对不同的风电机组采取不同的控制策略以提高电力系统稳定性。     

风机独立变桨减载模型预测控制研究

针对风力发电机组在额定风速以上运行时承受的不平衡载荷波动问题,提出了一种基于状态空间模型的独立变桨模型预测控制策略。首先基于风机仿真软件FAST对风电机组非线性系统线性化;然后将建立的线性时不变(LTI)模型与非线性风机系统对比验证预测模型的拟合度;最后建立FAST-MATLAB联合仿真的NREL5MW风机模型,在湍流风模式下进行仿真。所提出的控制策略与传统PI控制策略相比,在稳定功率的前提下有效地减少了不平衡载荷,提高了风电机组运行稳定性。     

双馈风力发电机组系统接入与稳定运行仿真

分析了包含大量异步风力发电机组的风电场并网运行后对电力系统静态和动态稳定性的影响。从系统接入和稳定运行的角度研究了双馈风力发电机组及普遍采用的定子磁链定向矢量控制策略在提高风电系统稳定性方面的优势与不足。以实际机组为例在PSCAD/EMTDC平台上建立了仿真模型,结果表明双馈风力发电机组在风速发生变化时不仅能够以变速恒频方式运行并追踪最大风能,且电网电压也比传统鼠笼式风力发电机组更为稳定。在系统发生最严重的三相接地故障时,风电场具有更好的暂态稳定性。     

适用于电力系统全过程动态仿真的风电机组典型模型

风电的随机波动性给电网的规划运行带来了不利的影响。针对目前国内在风电仿真分析时使用的模型所存在的问题,包括机电暂态特性仿真不够准确且缺乏中长期动态仿真等,建立了适用于电力系统全过程动态仿真的典型风电机组模型。该模型包括反映风电机电暂态特性的发电机和换流器控制模型、低电压穿越控制策略和保护模型,以及反映风电中长期动态特性的风速波动和有功控制模型。该模型能够对风电机组机电暂态特性,特别是低电压穿越过程的运行特性进行准确地仿真;通过设置风速波动输入,能够较准确地模拟风电机组出力的长时间变化过程及其对电网造成的影响。通过与大电网实测数据的仿真对比,验证了风电机组模型在机电暂态和中长期动态仿真中的有效性。     

漂浮特性对风力发电机塔基载荷性能的影响

为研究漂浮特性对风力发电机塔基载荷性能的影响,使用仿真技术进行分析.将漂浮平台和波浪载荷考虑到已建好的风力发电机组模型中,形成漂浮式风力发电机组分析模型.以NREL 5 MW数据为基础,利用FAST软件对漂浮式和基础固定式风电机组涉及的各典型工况进行载荷性能仿真,并将2种风电机组的仿真结果进行对比.研究结果表明：漂浮特性对风电机组塔基载荷的波动及极限载荷的影响显著,通过对比2种风电机组各典型工况下的仿真结果,得出漂浮式风电机组塔基极限载荷相比基础固定式机组结果呈现规律分布,并对规律分布的原因作出了分析.     

基于通用分布的含风电电力系统随机动态经济调度

随着风电大规模并网,其不确定性给电力系统经济调度带来了新的挑战。文中利用通用分布模型拟合不同风电功率预测水平下的实际风电功率分布,并以此建立了考虑风电低估、高估成本的日前动态经济调度的随机优化模型。通过对目标函数和约束条件的转化与分析,将随机优化模型转化为一个非线性凸优化问题。结合二次规划算法和内点法,提出了一种两阶段优化算法用以求解对应的经济调度问题。最后,在含风电场的IEEE 30节点系统上,验证了所提基于通用分布的随机动态经济调度方法的有效性。     

随机模拟粒子群算法在风电场无功补偿中的应用

在风电机组机端装设无功补偿装置有利于改善风电对系统电压质量造成的负面影响。该文针对风电出力的随机性及负荷和系统电压的变化,提出了求最优无功补偿装置容量的机会约束规划模型,并利用随机模拟的粒子群算法求解。该模型以费用最小为目标函数,考虑了风速的概率分布、风电机组本身的有功和无功特性以及含风电场的潮流处理方法等。通过分析某配电网风电场无功、电压、功率因数的变化情况,利用该文方法进行无功补偿优化,结果表明模型与算法的有效性。     

并网型双馈风电机组动态稳定性仿真

介绍了变速恒频双馈风电机组的基本结构，建立了双馈风电机组在d-q坐标系下的动态数学模型。应用Matlab/Simulink搭建了系统仿真模块，并对并网型双馈风电机组的动态稳定性做了仿真试验研究，结果表明：在风电系统中利用变速技术后可以提高风能的利用率，改善电力系统稳定性；变速双馈风电机组具有低电压穿越功能。     

计及负荷频率特性的风水电系统频率特性分析

随着新能源占比的升高,在水电资源丰富的云南电网中,依赖传统机组一次调频已不能满足云南异步联网系统频率稳定性的要求。针对大型水电水锤效应引起的功率反调问题,提出了一种计及负荷频率特性的风储联合调频控制策略。首先建立了传统电源(水轮机)、双馈风机、储能系统、综合负荷的频域模型传递函数;然后采用直流潮流法简化电网,得到了负荷扰动下风储节点频率响应解析式。在电力系统仿真程序PSD-BPA中搭建含风储、水机、负荷的四机系统。通过对解析式的理论分析和四机系统的仿真验证,分析了静态负荷模型比例、频率特征参数以及储能占比等因素对系统频率的影响。结果表明,计及负荷频率特性的风储联合调频能有效减小系统频率偏差。     

基于动态场景集和需求响应的二阶段随机规划调度模型

风电及负荷场景集作为随机规划调度的输入,对决策结果影响大。为使场景集刻画出风电及负荷的波动性,采用考虑随机变量相关性的动态场景法生成风电、负荷及净负荷的场景集,并从与调度接轨的角度提出相应的指标对场景质量进行评价。建立了一种基于here-and-now和waitand-see(HN-WS)的二阶段随机规划调度模型。该模型包含了日前与实时的关联性,决策过程融入了对实时场景已实现情况下的考虑,优化目标涵盖了日前阶段的燃料成本及实时阶段的平衡矫正期望成本。此外,为减少弃风,在调度模型中引入了激励型需求响应,与火电机组的备用容量进行协同优化。最后,采用爱尔兰电网的风电数据、Elia电网的负荷数据及改进的IEEE-118节点系统验证了所提调度模型的有效性。     

含风电场最优潮流的Wait-and-See模型与最优渐近场景分析

精确模拟风功率分布的场景,有效求解反映风电随机性的最优潮流模型,对大规模风电并网的经济调度、质量控制及安全运行均具有重要意义。引入风电随机变量,建立最优潮流的"wait-and-see"(WS-OPF)模型;采用优于其他指标的瓦瑟斯坦(Wasserstein)距离为衡量指标,形成与风功率概率分布最优近似的场景模型,生成渐近最优场景,获得潮流分布及机组最优出力等指导调度安全经济运行的重要信息。最后,以IEEE 30和IEEE 300系统为例,对比各种距离指标的模拟精度,验证Wasserstein距离的优良性;同时,与不考虑风电随机性的模型相比,WS-OPF模型能更好地模拟风功率随机特性,提供与实际发生的风功率相近的调度方案,从而合理地规避风电接入电网的风险,提高风电的消纳能力。     

风电接入某地区配电网安全稳定分析

随着风电装机容量的不断增加,风电波动对网架结构薄弱的地区电网造成不利影响。首先建立适用于机电暂态仿真的双馈异步风电机组数学模型,然后利用Matlab/Simulink实现包含风电场、本地同步发电机、电网负荷等电力系统潮流计算和暂态仿真,分析了典型运行方式下风电接入对某薄弱地区电网的影响。计算分析表明,风速突变对电网影响较小,但在三相短路故障时,风电出力、风电并网点电压均急剧下降,严重情况可导致风电场与电网解列,不利于当地电网安全稳定运行,需要制定合理的安全稳定措施。     

双馈风机的动态稳定分析

本文探讨了双馈型风电场并网后对地区电网动态稳定性的影响。建立了风电机组的空气动力学模型、轴系模型及桨距角控制系统模型;并在此基础上推导了风电场接入后的地区电网动态稳定特征值分析的状态矩阵。对风电机组接入的广西电网动态稳定性的影响进行全面的仿真分析,仿真证明,通过调整风电场的接入位置,以及采用变速风电机组的稳定控制模型,这两种方式能够有效改善系统阻尼,增强系统动态稳定性。     

An Integrated Electromechanical Model of the Fixed-Speed Induction Generator for Turbine-Grid Interactions Analysis

When wind turbine is connected to the power grid, the turbine-grid interactions restrict its lifespan and produce adverse effects to the grid. Electrical or mechanical oscillations caused by turbine-grid interactions could gradually be weakened or amplified seriously at a certain frequency. This article discusses all types of interactions between a wind turbine and the grid and the influence of the initial operating point, the parallel capacitor, and the series capacitor on the stability of system. Firstly, an integrated dynamic electromechanical model of a single fixed-speed induction generator (FSIG) wind generation system is derived based on the small signal model of each element. Then, a method of stability analysis based on Kharitonov theorem is introduced. Then, the model details the frequency and damping ratio of oscillation mode and classifies those modes' interactions according to participation factors, followed by time domain simulations by the single FSIG generation system to testify the results. Finally, the article studies all the oscillation modes when the initial operating point, the parallel capacitor, or the series capacitor change in the integrated model, which can be verified by Kharitonov polynomials. The indicative findings help to design the damping control to mitigate turbine-grid interactions.     

计及风光不确定性的虚拟电厂多目标随机调度优化模型

为缓解风电和光伏发电不确定性对虚拟电厂稳定运行的影响,引入鲁棒随机优化理论,建立了计及不确定性和需求响应的虚拟电厂随机调度优化模型。首先,风力发电、光伏发电、燃气轮机发电,以及储能系统和需求响应集成为虚拟电厂,然后最大化虚拟电厂运营收益、最小化系统运行成本和弃能成本被作为目标函数,建立虚拟电厂调度优化模型。再应用鲁棒随机优化理论来转换光伏发电以及风力发电不确定性变量的约束条件,建立了虚拟电厂随机调度模型。最后,选择中国国电云南分布式电源示范工程为实例分析对象。分析结果显示：所提模型能够降低系统运行成本,双重鲁棒系数的引入能够为不同风险态度决策者提供灵活的虚拟电厂调度决策工具,协助应对风电和光伏发电的随机特性。储能系统能够借助自身充放电特性,替代燃气轮机发电机组为风电和光伏发电提供备用服务,促进风电和光伏发电并网。将需求响应纳入虚拟电厂能够实现发电侧与用电侧联动优化目标,平缓化用电负荷曲线,系统整体运营效益达到最佳。