大规模海上风电经VSC-HVDC并网后电能质量问题分析

由于海上风速的多变性,同时风机组中存在大量电力电子器件等原因,其并网后所产生的电能质量问题不容忽视。对于离岸较远的大规模海上风电场,基于电压源换流器的高压直流输电(VSC-HVDC)凭借其独特的技术优势未来将成为不可或缺的输电技术。为保证电能质量符合标准,需在并网前对电能质量作出分析。根据风电场等值原理,运用PSACD/EMTDC仿真软件搭建由双馈异步风机组成的大规模海上风电场经VSC-HVDC并网模型,研究其在风速波动下闪变、谐波电压与电流、电压偏差等电能质量问题。结果表明,在风速波动时谐波问题比较严重,实际工程中应充分考虑当地风资源的状况,制定合理的滤波方案,为今后海上风电并网的电能质量分析工作提供借鉴与参考。     

VSC-HVDC抑制并网PCC点电压波动浅析

大型风电场接入电网可能引起电压闪变和波动、电压暂降、电压偏差以及谐波等电能质量问题。通常对风电场进行无功补偿可以抑制系统电压波动,而轻型直流输电则可以起到无功补偿的作用,抑制并网PCC点电压波动、改善风电场的并网性能。     

平滑风功率波动的储能配置及控制算法综述

风速的不稳定性导致了风机发电功率的波动性,需要将风功率波动平抑到限制要求内才能使风电安全并网,本文针对现有研究关于配置储能来平抑风电出力的功率波动进行了文献综述。首先,介绍了储能系统分类及各类储能的功率特性,并基于不同时间尺度下的风功率平抑要求进行储能选型;然后,评述了平抑策略中的控制算法和能量管理方法,详细分析了求取并网期望功率的几种重要控制算法及各自的关键参数;最后,梳理了储能系统的容量配置方法及涉及的求解算法。文末,对容量配置和控制算法作了简要总结,对研究方向进行了展望。     

风电规模化发展,离不开风电功率预测

随着风力发电装机容量的不断提升,风电占所在电网的比例也在逐步增加。由于风的高度随机波动性和间歇性,使得大容量的风电接入电网会对电力供需平衡、电力系统的安全、以及电能质量带来严峻挑战。风电功率预测系统使风电场可以向电网公司提供准确的发电功率预测曲线,这使得电网调度可以有效利用风电资源,提高风电发电上网小时数额。对我国大型风电场进行功率预测,所得结果作为调度部门的有力借鉴,对促进风电的规模化发展大有裨益。     

一种新型海上风电并网检测技术

针对目前我国海上风能发电大量接入电网,极大影响接入点电网稳定运行,并产生诸多电能质量问题的现状,依据《风电场接入电力系统技术规定》,开展了海上风电机组发电系统并网检测技术的综合研究.分析当前海风发电并网两种线路方案与海风发电并网对大电网的冲击影响,并提出一种新型综合测试方案,满足系统发电效率、供电质量、控制保护性能等测试的需要.PSCAD仿真结果表明,本文所提出并网检测技术具有可行性、实时性、计算简易等特点,适用于小功率海风系统全套设备以及大功率系统二次设备的并网检测,并可为后期现场测试提供技术指导.     

浅谈风电场并网对电力系统的影响

风力发电具有波动性、间歇性等问题,导致风电场并入电网系统时会对电力系统的稳定性、安全运行以及电能质量和继电保护装置产生重大的影响。本文从风力发电并网运行的特点着手,论述了风电场并网对电网频率、电网电压、电网调度以及继电保护器等方面的影响。     

基于NSGA-Ⅱ的风电功率波动储能平抑控制技术

风能作为一种可再生能源,在自然界的储量十分丰富,得到了人们的广泛关注。在政府部门的大力支持下,风能发电已经成为我国重要发电形式,对我国节能减排事业有着重要的积极意义。风能作为一种清洁型能源,虽然在发电过程中对环境不产生污染,但由于风能的波动性较强,风电场对电力系统的稳定性有着重要的影响,如何有效地平抑风电的功率波动已经成为制约风电发展的重要瓶颈。本文主要针对基于储能系统的风电功率波动平抑进行简要的阐述,并对基于NSGA-Ⅱ的储能平抑控制技术进行简要的分析。     

基于优化变分模态分解的混合储能平抑风电波动策略

为解决风力发电随机、间歇特性造成的功率波动问题，文中提出将氢气储能和超级电容器组合成混合储能系统接入风电场中，以平抑风电波动。采用滑动平均滤波确定并网功率和混合储能功率；在储能功率分配方面，针对现有VMD算法参数选择上存在主观性和经验性的问题，提出使用灰狼优化算法对分解个数K及惩罚项α进行寻优，避免分解后各模态之间发生频率混叠的现象。此外，为将各储能设备荷电状态维持在合理范围内，避免过度充放电，采用模糊控制对功率指令进行二次修正。最后以新疆某地区的风电场数据为依据，在Matlab/Simulink中进行仿真，仿真结果表明所提策略具有有效性。     

大型分布式光伏发电消纳数据的智能调度方法研究

以大型分布式光伏风电发电为对象,基于电网电力平衡对智能调度发电消纳数据的方法进行研究。通过对风电发电在不限制风电出力最大消纳能力、限制风电出力最大消纳能力的计算,以全网负荷预测为依据,按照光伏发电站并网运行特性进行电站接纳能力评价排序、分配,从而进行消纳数据的实时调整。使用消纳数据实时调度AGC模块,通过SDH消纳数据调度自动化配置,实现光伏发电消纳数据的智能调度。通过AGC目标值与实际值对比表明,在限电时段,风电场总机出力AGC目标值曲线与实际值曲线比较接近,偏差较小。智能调度方法能够自动准确地统计各风电场发电出力受阻时段,使风电理论功率的计算误差最小化。     

考虑风电可信容量的配电网优化调度模型

风电的可信容量对电力系统的稳定性有着十分重要的意义,准确、快速地计算风电场可信容量是含风电系统规划的基础。文章分析了风电的波动特性以及风电场出力与风速的相关性,同时提出了一种风电可行容量的评估方法,最后建立了考虑风电可信容量的配电网优化调度模型。将风电场可信容量加入到常规的发供电平衡,从而保证了系统给定的可靠性水平,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

Battery Energy Storage to Strengthen the Wind Generator in Integrated Power System

The wind energy generation,utilization and its grid penetration in electrical grid are increasing world-wide.The wind generated power is always fluctuating due to its time varying nature and causing stability problem.This weak interconnection of wind generating source in the electrical network affects the power quality and reliability.The localized energy storages shall compensate the fluctuating power and support to strengthen the wind generator in the power system,in this paper,it is proposed to control the voltage source inverter(VSI)in current control mode with energy storage,that is,batteries across the dc bus.The generated wind power can be extracted under varying wind speed and stored in the batteries.This energy storage maintains the stiff voltage across the dc bus of the voltage source inverter.The proposed scheme enhances the stability and reliability of the power system and maintains unity power factor,it can also be operated in stand-alone mode in the power system.The power exchange across the wind generation and the load under dynamic situation is feasible while maintaining the power quality norms at the common point of coupling.It strengthens the weak grid in the power system.This control strategy is evaluated on the test system under dynamic condition by using simulation.The results are verified by comparing the performance of controllers.     

风力发电系统变流器的直接功率控制策略

以永磁直驱型风力发电系统为研究对象,针对其变流器结构和控制策略进行了研究。通过选择最优双PWM“背靠背”变流拓扑结构,并采用直接功率控制策略进一步提高了风力发电系统的并网性能。建立了输出功率为10 kW的并网系统仿真模型,验证控制策略的正确性。结果表明,基于直接功率控制策略的“背靠背”变流拓扑具有结构合理、控制策略新颖的优点,在保证直流侧电压稳定的同时,电网电流谐波畸变率低、波形良好,能够实现单位功率因数并网,满足并网要求。     

间歇式能源发电系统无功补偿技术的研究

针对间歇式能源发电系统的特点和无功需求,提出了将无功补偿与风力并网发电相结合的设计方案,通过计算得出了间歇式能源发电系统中电缆和变压器无功损耗.本文利用Mat-lab/Simulink搭建了具有无功补偿功能的并网变流器的仿真模型,并采用有功无功解耦控制和SPWM控制方法,补偿系统所需无功以及有效抑制动态电压波动.最后,仿真结果验证了风力并网变流器在向电网提供有功功率的同时也能够提供一定容量的无功功率,提高系统功率因数,有效抑制电网电压波动.     

Fuzzy logic based intelligent control of a variable speed cagemachine wind generation system

The paper describes a variable speed wind generation system where fuzzy logic principles are used for efficiency optimization and performance enhancement control. A squirrel cage induction generator feeds the power to a double-sided pulse width modulated converter system which pumps power to a utility grid or can supply to an autonomous system. The generation system has fuzzy logic control with vector control in the inner loops. A fuzzy controller tracks the generator speed with the wind velocity to extract the maximum power. A second fuzzy controller programs the machine flux for light load efficiency improvement, and a third fuzzy controller gives robust speed control against wind gust and turbine oscillatory torque. The complete control system has been developed, analyzed, and validated by simulation study. Performances have then been evaluated in detail     

基于负载电流前馈的风电系统网侧变流器控制

对于具有并网变流器的风电系统,本文提出了一种基于负载电流前馈的网侧变流器矢量控制方法。与传统方法相比,该方法可提高风电系统在最大风能捕获过程中的暂态稳定性和抑制电网电压波动对直流母线电压所造成的影响。本文以双馈发电机型风电系统为例进行了理论分析和仿真实验,结果验证了所提方法的正确性和有效性。     

基于最佳功率给定的永磁直驱同步风力发电系统控制策略研究

直驱型风力发电系统由于不需要增速箱,在风电场中得到广泛的发展和应用.该文研究了发电机和风机的特性分析,提出了基于最佳功率给定的最大风能控制策略,该方法通过对发电机进行闭环控制,使输出功率按照最优功率曲线进行输出,实现最大风能跟踪.并研究了永磁直驱风电系统的双PWM变流器控制策略;搭建了直驱型风电机组整体模型,该系统能够实现并风能最大功率跟踪及并网控制,仿真验证了控制系统的正确性.     

基于CAN总线的并联式多逆变器风电并网控制系统

为了实现多逆变器并联风电系统信息交互和同步控制,提出了基于CAN总线的多逆变器并联风电并网系统控制方法。建立了共直流母线并联型拓扑的等效平均模型,利用CAN总线控制各逆变器正弦参考电压的幅值以均分并网功率。采用TMS320F28335实现全数字化并联风电系统设计,并基于55kW永磁风电样机对所提方法进行性能验证。实验表明,CAN总线同步驱动方法保证了多逆变器并联系统的数据交互性和同步性。     

变论域模糊控制器在光伏系统MPPT中的应用研究

为了解决光伏发电系统非线性特点及一般模糊控制存在稳态误差的问题,将变论域模糊控制应用到光伏发电系统的MPPT（Maximum Power Point Tracking）中,介绍了变论域模糊控制伸缩因子的选取及控制器的设计,运用Matlab/Simulink建立基于BOOST转换电路的MPPT系统仿真模型。通过调节Boost电路开关管的占空比使光伏电池工作在最大功率点,并对该方法进行了仿真验证。仿真结果表明,变论域模糊控制能够改善光伏发电系统MPPT的稳定性,减小稳态误差与波动,提高太阳能的利用率。     

基于直驱型PMSG风力发电系统的变桨自抗扰控制

为了实现大功率风力发电系统的恒功率控制,首先建立了基于直驱型PMSG风力发电系统的数学模型;其次,以功率偏差为控制器的输入信号,设计了一种基于自抗扰算法的风力发电系统变桨距控制器。最后,在阵风叠加随机风的作用下进行仿真研究。仿真结果表明,该控制器能够有效地控制桨距角,可以实现额定风速以上时系统输出功率的恒定。     

风力机功率控制器的研究

MPPT（Maxmin Power Point Tracking）控制方法在风力机功率控制器中处于核心地位,其控制策略的优劣影响整个系统的输出特性。本文构建了风力发电系统仿真模型,深入研究了风机输出特性,在此基础上对以往MPPT控制方法的改进提出自适应变步长控制策略,使其能够应用于小型风力发电系统中。