基于DIgSILENT的风电储能系统建模与仿真

针对风电功率的随机波动性,采用储能系统改善风电机组的并网运行特性。文章分析了蓄电池储能系统的基本原理及其控制策略,并基于电磁/机电暂态混合仿真程序DIg SILENT/Power Factory搭建了对应的储能系统模型,将其配置在双馈型风电场出口母线的公共连接点处。分别在风速随机波动以及电网侧发生故障的工况下,研究所建储能系统的动态响应特性,结果表明,储能系统可以减小风电输出功率的波动对电网的影响,并能提高风电场并网的稳定性。     

风电接入对安庆地区电网的影响

为研究风电接入对安庆电网的影响,根据风功率的转换特性及双馈感应电机的运行特性,建立了风电场的风功率模型及双馈感应电机的动态模型,利用中国版BPA软件分析了风电接入系统后对电网静态电压稳定性、网损、短路电流及电网暂态稳定性的影响。结果表明,风电接入后电网电压满足正常运行要求,有利于网损的减小,但增大了短路点的短路电流;此外,由于风电容量较小,风电接入对电网暂态稳定性影响不大。可见,风电接入后安庆电网能安全经济运行。     

同步耦合双馈风机的虚拟惯量优化控制技术

双馈风电机组在同步并网时虚拟出的可控惯性将显著影响电网的动态特性,仍须通过优化控制减少其附加运行风险,充分发挥其控制潜力。该文首先建立引入虚拟同步控制后的双馈风电机组的动态模型,并分析双馈风机与同步发电机之间建立的虚拟同步耦合关系。在此基础上,构建双馈风机同步并网系统的能量函数,基于同步并网耦合关系提出双馈风电机组的变惯量优化控制策略,并借助控制参数对系统稳定性的影响分析,设置虚拟惯量参数范围。最后,搭建双馈风机同步并网系统进行仿真验证,双馈风机的虚拟惯量需要在合理范围内通过变惯量优化才能为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。     

风电互联变惯量系统的暂态稳定分析与分区协同控制

首先推导风电互联变惯量系统的等值数学模型,其次基于扩展等面积法则,理论分析风电虚拟惯量控制对系统暂态功角首摆振荡的影响机理。然后,通过建立互联系统的线性化状态方程,并利用积分流形方法实现系统降阶,分析可调惯量控制对系统阻尼特性的影响。提出一种基于双馈风电机组的分区协同惯量控制策略以改善互联系统的稳定性能。最后,建立风电渗透率为30%的两发电区域互联的仿真模型,结果表明灵活风电惯量控制能够提高互联系统的暂态功角首摆稳定性并有效阻尼后续振荡。     

协调大规模风电汇聚外送的储能配置优化规划

可再生能源富集中心与负荷中心分布上的不均衡,以及风电出力的反调峰特性,导致网络潮流对可再生能源高渗透率地区的大规模风电汇聚外送的约束日益凸显。结合风电汇集区及外送通道的布局特征,计及配置储能前后外送电通道利用率提升的影响,以储能系统配置净收益最大化为目标,建立协调大规模风电汇聚外送的电网侧储能优化配置混合整数线性规划模型,优化决策电网侧储能的选址定容及运行策略。算例分析表明,协调风电汇集区和外送通道空间分布优化规划电网侧储能,可提升外送通道的利用率,促进可再生能源消纳。     

低碳经济下含风储联合电力系统优化调度

从低碳经济角度建立了含高渗透率风电的风储联合电力系统优化调度模型。该模型以系统综合运行成本最小为目标,合理评估了常规火电机组运行成本、风电运行成本、储能运行成本及环境成本,并结合电池储能可变寿命特征,综合考虑了放电深度对储能运行成本的影响。以改进的IEEE RTS-96系统及某风电场历史出力数据为例,对含风储联合电力系统优化调度予以研究,结果表明大规模风储并网对电力系统低碳化、清洁化具有积极影响,含风储联合电力系统的优化调度与风电出力特性、风电并网渗透率等因素密切相关。     

全钒液流电池储能在配电网中优化配置策略

再生能源的大量接入对配电网造成许多不利影响,应用全钒液流电池（VRB）储能技术可有效促进可再生能源消纳,减少可再生能源并网造成的不利影响。分析了VRB储能的充放电特性,并在此基础上建立了电池模型,充分考虑配电网中风电、光伏发电、负荷需求的不确定性和VRB储能电池的经济性,提出了一种VRB储能优化配置策略,利用遗传算法进行求解,在IEEE33节点电网模型中进行仿真分析,验证了这种策略可有效提高可再生能源消纳,减少大电网中传统燃料能源输入电量。     

可再生能源交直流送出型电网暂态能量有限时间控制模型

为提高大规模可再生能源经交直流混合通道送出型送端系统在大扰动下的暂态能量控制能力和稳定性,文章提出了一种基于交直流混联电网能量函数模型的送端电网暂态能量分布式协调有限时间控制模型。在将风电、光伏等可再生能源发电系统等值为同步电源的基础上,建立了交直流混联系统电网能量函数模型和能量交互拓扑模型。针对送端系统中可再生能源发电系统不确定性带来的能量调节干扰,考虑储能的调节能力,建立了基于二阶多智能体的送端电网暂态能量有限时间干扰观测器和非线性积分滑模控制模型。以某可再生能源送出型电网网架结构数据为例,采用所建立的可再生能源交直流送出型电网暂态能量仿真模型进行仿真。仿真及分析结果表明,文章所提出的可再生能源交直流送端电网暂态能量控制模型,能够有效提高电网暂态过程中的功角稳定性能和频率稳定性能。     

风火打捆外送下风电对电网暂态失步的影响分析

为了研究双馈感应机型风电场对风火打捆外送系统暂态失步特性的影响,利用PSD-BPA仿真平台建立了风电场动态模型及风火打捆外送系统,从风电接入容量、风电无功电压运行方式、不同故障地点及风电场距离并网点位置4个方面仿真分析了风电场对系统失步特性的影响。揭示得到如下的影响规律:风电接入容量越大、风电恒电压运行方式、风电接入距离故障点较远、风电场距离并网点较近对风火打捆送端系统的暂态稳定性更有利。     

双馈变速风电机组低电压穿越控制

当系统中风电装机容量比例较大时,系统故障导致电压跌落后,风电场切除会严重影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具有低电压穿越（Low Voltage Ride Through,LVRT）能力,保证系统发生故障后风电机组不间断并网运行。分析了双馈风电机组LVRT原理和基于转子撬棒保护（crow-bar protection）的LVRT控制策略,在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立了双馈风电机组模型及其LVRT控制模型,以某地区风电系统为例进行仿真计算,分析转子撬棒投入与切除策略及动作时间对实现机组LVRT的影响。     

基于改进支持向量机的多能源电力系统中储能容量规划及运行模型

研究多能源电力系统中储能装置的定容及运行,有利于减小功率波动,降低对电网的冲击,提高电能质量。以青海省海西千万瓦级可再生能源基地为例,首先根据光伏电站和风电场的历史数据分析了两种新能源发电系统的出力特性,在此基础上建立了支持向量机模型,对新能源电站的输出功率进行了短期预测。根据光伏电站和风电场的出力预测误差,建立了ARMA误差预测模型,进一步修正了光伏电站和风电场的预测曲线,最后根据出力预测曲线的功率谱确定了储能系统的容量及出力曲线。研究成果可为新能源并网提供技术支持。     

储能装置在含风电电力系统中的应用综述

风力发电具有的间歇性、随机性和难以预测性等缺点给电网带来了冲击,限制了风电的大规模并网。储能装置以其运行方式灵活、可充可放的运行特性、与环境兼容等特点与风力发电联合运行,为风电等可再生资源规模化利用提供了有效途径。因而总结了储能装置在含风电电力系统中的应用,介绍了各种储能装置的分类,在此基础上研究了各种储能装置的特性和适用范围,分析了储能装置在含风电电力系统中的应用现状,并探讨了储能装置未来的研究方向。     

交流微电网能量管理双层控制系统及其策略研究

为满足分布式电源和微电网技术发展的需要,针对含有光伏发电系统、风力发电系统、双馈风电模拟实验平台、储能系统以及负荷的微电网实验系统,设计开发了微电网能量管理双层控制系统,即本地智能控制层和专家协调控制层;分析了交流微电网在并/离网两种状态下的实时能量管理策略和锂电池储能系统经济运行模型;最后在该微电网实验系统主控单元中完成了对能量管理系统的调试,运行结果验证了所提能量管理策略的有效性和实用性。     

Techno-economic analysis of hydrogen energy for renewable energy power smoothing

With the increasing proportion of renewable energy (mainly wind power and photovoltaic) connected to the grid, the fluctuation of renewable energy power brings great challenges to the safe and reliable operation of power grid. As a clean, low-carbon secondary energy, hydrogen energy is applied in renewable energy (mainly wind power and photovoltaic) grid-connected power smoothing, which opens up a new way of coupling hydrogen storage energy with renewable energy. This paper focuses on the optimization of capacity of electrolyzers and fuel cells and the analysis of system economy in the process of power output smoothing of wind/photovoltaic coupled hydrogen energy grid-connected system. Based on the complementary characteristics of particle swarm optimization (PSO) and chemical reaction optimization algorithm (CROA), a particle swarm optimization-chemical reaction optimization algorithm (PSO-CROA) are proposed. Aiming at maximizing system profit, the capacity of electrolyzers and fuel cells are constrained by wind power fluctuation, and considering environmental benefits, government subsidies and time value of funds, the objective function and its constraints are established. According to the simulation analysis, by comparing the calculated results with PSO and CROA, it shows that PSO-CROA effectively evaluates the economy of the system, and optimizes the optimal capacity of the electrolyzers and fuel cells. The conclusion of this paper is of great significance for the application of hydrogen energy storage in the evaluation of power smoothness and economy of renewable energy grid connection and the calculation of economic allocation of hydrogen energy storage capacity.     

Power oscillation damping supported by wind power: A review

As a consequence of technological progress, wind power has emerged as one of the most promising renewable energy sources. Currently, the penetration level of wind energy in power systems has led to the modification of several aspects of power system behaviour including stability. Due to this large penetration, transmission system operators have established some special grid codes for wind farms connection. These grid codes require wind farms to provide ancillary services to the grid such as frequency regulation and reactive power regulation. In the near future, the capability of damping system oscillations will be required. For this reason, the influence of grid-connected wind farms on system oscillations is reviewed in this paper, focusing on the contribution or damping of power system oscillations, and on inner wind turbine oscillations.     

双馈风力发电机组等效模型对机组暂态稳定性影响

为研究并网双馈风力发电机组的机电耦合作用对机组暂态性能的影响,采用等效集中质量法,在Mat-lab/Simulink环境下,提出一种基于叶片弯曲柔性和传动轴扭转柔性的风力发电机组3质量块等效模型。结合双馈发电机控制策略,分别以额定功率750 kW和3 MW的风力发电机组为例,对其在电网电压跌落和机械扰动两种情况下进行暂态稳定性仿真,并将仿真结果和传统的1质量块、2质量块等效模型的仿真结果进行比较分析。结果表明:随着单机容量的增加,叶片的柔性对机组暂态稳定性的影响逐渐增大,建立3质量块等效模型对研究大容量双馈风力发电机组暂态稳定性是必要和有效的。     

储能对可再生能源并网发电的支撑作用

可再生能源发电并网对于电力系统的节能减排具有关键作用,选择合理的储能容量,并分析储能对可再生能源并网发电的支撑作用具有重要意义。从节能减排和供电可靠性角度建立具有储能装置的单母线电力系统和剩余电力系统的随机规划模型,并通过蒙特卡罗模拟算法对国外某地区的风力发电和储能联合运行系统进行模拟分析。结果表明,适度规模的储能容量不仅能有效解决可再生能源发电的功率波动问题、减小系统停电损失概率,而且能够降低系统的环境成本,但其减少程度与储能的全过程效率有关。     

计及火电深度调峰的高比例可再生能源电力系统日前优化调度研究

针对高比例可再生能源并网,提出含风、光、火、蓄的高比例新能源电力系统多目标日前优化调度模型。该模型考虑在火电机组深度调峰及频繁爬坡等新工况下的火电机组运行成本、污染物惩罚成本以及可再生能源弃电成本,以系统运行成本最低、风光出力最大以及净负荷波动最小为优化目标,采用NSGA-Ⅱ算法进行优化求解。通过对某典型日不同调度场景进行仿真计算,结果表明所建立的系统运行总成本计算模型能够兼顾该系统的经济、环保与消纳,所提出的多目标优化调度策略能够促进高比例可再生能源的消纳,缓解火电机组的调峰压力,降低系统运行总成本,指导电力系统火电灵活性改造,保证电力系统安全、稳定、经济运行。     

高铁客运站分布式多能源系统供能协同优化策略研究

为解决传统高铁客运站供能系统中能源利用率较低的问题,以日运行购气费用和购电费用最优为优化目标,以系统运行过程中实时能量平衡为约束条件,以可再生能源出力和吸收式制冷占比为优化变量,建立多能源协同供能的分布式能源系统,并将该模型应用于北方某高铁客运站,分析可再生能源的利用率、制冷系统中可再生能源电出力的电制冷占比以及电网出力的节电率。仿真计算结果表明,分布式能源系统的使用提高了可再生能源的利用率,其中风电机组出力占其出力极限的96.5%,光伏机组出力94.7%;相比于参比系统,分布式能源系统的成本节约率为12.5%;电制冷占比为13%;电网的节电率为53.9%。     

Control of Offshore DFIG-Based Wind Farm Grid With Line-Commutated HVDC Connection

The paper considers a control solution for integration of large offshore doubly fed induction generator based wind farms with a common collection bus, controlled by a static compensator, into the main onshore grid, using line-commutated high-voltage direct current connection. The paper's main focus is a mathematically grounded study of the power system interactions. That study produced an appropriate plant model for formal control design. A design procedure is described and the controlled system is validated using power systems computer-aided design/electromagnetic transient program simulations, which confirm the high performance of the proposed control strategy in both normal operation and fault conditions