电网故障时风电场基于STATCOM的无功协调控制策略

为充分发挥双馈感应风力发电机组(DFIG)在电网故障时的无功功率调节能力,采用静止无功补偿器(STATCOM)进行补偿,建立风电场无功实时协调控制系统(CRRCS)。CRRCS可通过监测电网故障状态、撬棍保护(crowbar)动作状态、风电机组运行状态及公共连接点(PCC)电压水平等信息,实时协调处理风电场各机组、STATCOM及PCC的无功电压控制策略。同时进一步采用故障时刻的极限功率控制模式,以降低crowbar动作概率,保障机组的无功功率调节能力。仿真分析证明,该方法可有效保证电网故障时DFIG的无功调节能力,并控制补偿单元及风电场,为电网提供无功和电压支撑,协助实现风电场的故障穿越运行。     

储能型风电场黑启动火电机组过程中的功率协调控制策略

针对呼伦贝尔电网所处特殊地理位置和需求,在前期对储能型风电场作为局域电网黑启动电源的可行性进行分析的基础上,考虑并计及电池储能系统运行状态,提出了储能型风电场黑启动火电机组过程中的功率协调控制策略。分别建立了储能型风电场层有功控制器和无功控制器:根据电池储能系统的荷电状态调整风电场的有功输出,以将电池储能系统的荷电状态维持在规定范围内;根据电池储能系统的实际无功输出调整风电场的无功输出,减小储能系统的无功电流,提高电池储能系统的功率调节裕度。分析了双馈风电机组的有功与无功功率极限,建立了风电场有功与无功分配模型,实现风电场功率在风电机组间的分配。通过算例对所提协调控制策略进行了仿真分析,验证了该控制策略适用于储能型风电场启动火电机组辅机的黑启动过程。     

考虑风电机组无功潜力的风电场无功电压控制策略

双馈异步风电机组可以提供无功功率参与电网无功调节,但是其无功功率范围具有不确定性,导致在制定风电场无功电压控制策略时存在困难。对此提出双馈风电场无功支撑范围评估方法,并基于评估结果优化风电场参与电网调压的无功控制策略。首先,基于双馈风电机组有功功率数据,估算出机组的无功功率极限,并分析了风电场的无功容量构成及计算方法。然后,通过两阶段评估方法评估风电场容量。第一阶段获得风电场最大无功支撑范围,第二阶段校验风电场在各种不确定条件下的无功调节能力。在此基础上,以减小风电场节点电压偏差、降低网络损耗和利用风电机组无功潜力为目标,构建多目标问题,并利用优化算法求解。最后,通过算例证明所提控制策略可以在充分利用风电机组无功潜力的前提下,减少风电场节点电压偏差和网络损耗。     

电网侧换流器无功功率控制改善双馈风电机组稳定性的研究

研究了改善双馈风电机组（DFIG）的并网风电场暂态稳定性的措施。目前现存的大部分双馈型变速风电机组并不具备故障穿越能力。在DIgSILENT/PowerFactory14.0中建立了具有暂态无功调节能力的变速风电机组电网侧换流器控制模型以及故障后桨距角控制模型,通过对并网风电场仿真分析验证了模型的有效性。仿真结果表明：当风电场电网侧发生短路故障情况下,双馈风电机组电网侧换流器能够产生一定的无功功率支持电网电压;桨距角控制能够降低风电机组的机械转矩,防止机组超速以及电压失稳。双馈风电机组的故障穿越能力得以实现。     

大规模风电并网时双馈风机无功出力研究

为了减少大规模风电并网时在无功补偿设备上的投资,在采用双馈风机的风电场中,应当充分利用双馈风机本身发出无功功率的能力。将双馈风机发出无功的能力与无功补偿设备配合使用,提高风电场的运行效益。首先分析了双馈风力发电机无功发出极限,考虑风机定子、转子的无功出力约束及机组运行稳定性的限制。其次介绍了无功功率的控制与分配问题,通过一套综合的无功控制系统,采用了按照剩余无功极限比例分配的方法在各个机组之间分配无功,使所需的无功补偿设备大大减少,从而提高了风电场运行的经济性。     

分散式风电场DFIG与SVC协调无功控制策略

针对具有动态无功调节能力的双馈风力发电机组组成的分散式风电场,提出了一种并联无功补偿方案,综合利用风电场安装的SVC无功补偿装置及双馈机组的无功调节能力来实现无功优化。由风电场电压控制点的电压偏差推算出风电场的无功功率需求,根据此时双馈风机和SVC无功补偿装置实际无功发生能力,以网损最小为目标函数进行无功分配,通过此分配方法既可以发挥双馈风机无功调节能力又可以减小风电场能的损耗。仿真结果表明采用所提策略能够充分发挥分散式风电场的快速无功调节能力,有效抑制风速扰动、负荷变化、电网故障等因素引起的电压波动,维持接入地区电网的电压稳定性。     

双馈电机风电场无功功率分析及控制策略

提出一种双馈电机风力发电系统无功极限的计算方法，该方法以双馈电机风电系统的功率关系为基础，考虑了网侧变换器在其功率允许范围内的无功发生能力，系统动态无功极限为定子与网侧变换器的无功极限之和。对双馈电机风电场在强电网无功调节中的应用进行了探讨，提出双馈电机风电场对当地用户进行就近无功补偿的策略，并给出相应的无功分配策略，包括风电场各风机之间以及单台风电机组定子和网侧变换器之间的无功分配原则。双馈电机风电场在实现变速恒频优化运行的同时，充分发挥了风电机组和整个风电场的无功处理能力，使其参与所连电网的无功调节。     

综合利用SVC和风力发电机的风电场无功控制策略

针对风电场的无功功率平衡和电压稳定问题,提出了一种以风电场与电网交换无功功率值为目标的控制策略。综合运用风电场安装的SVC无功补偿装置及双馈机组的无功调节能力来达到这一目标值。提出了依据不同位置的风机发出无功功率对出口母线送出无功的灵敏度来确定风机调整顺序的方法,使风机发出尽量少的无功功率来满足出口处送出无功的要求。用内蒙某实际风电场运行数据验证了控制策略的有效性。     

提高双馈风电机组动态无功协调控制能力的实验研究

随着风电场规模不断增加,风电机组并网对电网的影响逐渐增大,故充分挖掘风电机组的无功电压调节能力和提高机组的无功响应速度对增强电力系统的电压稳定性具有重要作用。定量分析了蒙西电网某风电场单台双馈感应风力发电机(Doubly Fed Induction Generator, DFIG)的无功电压调节能力及限制因素,根据其单台机组的无功调节机理制定动态无功补偿协调控制策略。若系统无功需求超过DFIG无功出力极限时,在保证机组最大发电效益的基础上,提出基于无功差值的双馈感应风力发电机组有功附加控制。并且通过改进的遗传控制算法辨识得到附加控制器参数,该控制在降低机组最小出力的同时确保提高机组无功出力极限,进而满足系统无功需求。最后通过实验验证了所提出的双馈风电机组动态无功协调控制的可行性和准确性,增强了机组的电压稳定能力。     

变速恒频双馈风电机组控制模式对电网稳定影响及其对策

以实际电网为例,分析以变速恒频双馈风电机组组成的风电场并网运行对系统电压稳定性的影响,并对风电机组不同控制模式下运行状态对系统电压稳定性水平的影响进行比较。仿真结果表明,采用恒电压控制的变速恒频双馈风电机组,因为能够控制机端电压,所以在维持风电场并网后的系统电压稳定方面较恒功率控制方式具有较大的优势。静止无功补偿器(SVC)可为系统提供快速动态无功功率支撑,采用恒功率控制方式的风电机组安装SVC设备后,可以明显提高电网电压的暂态水平。     

故障条件下的风电场无功协调控制策略

电网故障时风电系统的Crowbar装置能够帮助风电机组实现低电压穿越,然而Crowbar的投入使得双馈风电机组要从电网吸收无功功率,延缓电网电压重建的过程。因此,需要在故障时对风电场进行无功补偿。针对这个问题,提出一种新型无功协调控制策略,在电网电压跌落后,根据并网点电压水平以及Crowbar的动作情况,整定风电场的无功调节需求,通过两层无功分配策略,协调双馈风机和STATCOM对电网进行无功补偿,用以支撑风电场并网点电压。采用这种控制策略,不仅可以提高风电机组的低压穿越能力,也减少了无功补偿装置的投入容量,仿真分析验证了所提策略的可行性和有效性。     

计及双馈机组无功辅助功能的电力系统多目标无功优化研究

双馈异步风力发电机转子侧和网侧变流器具有一定的无功调节能力,可根据所接入电网运行要求发挥其自身的无功辅助功能。本文在双馈风电机组输出有功功率最佳的前提下将风电场作为连续无功源参与到无功电压控制中,在双馈机组无功出力不确定的情况下,应用免疫遗传算法(IGA)进行求解。在此基础上,根据风电场建设需求,讨论不同装机容量的风电场以及风电场并网位置对无功优化的影响。建立了以系统有功网损和电压偏差之和最小的目标函数,通过对改进的IEEE 30节点系统分析计算,验证了该目标函数及算法的可行性。     

一种降低风电场功率损耗的无功控制方法

针对配备集中补偿装置SVC的双馈风电机组(DFIG)组成的风电场,提出了一种基于网络损耗最小的无功补偿方案,综合利用风电场安装的SVC无功补偿装置及双馈风电机组的无功调节能力来实现无功优化。风电场自动电压控制系统通过风电场并网点的电压偏差推算出风电场的无功功率需求,根据此时双馈风电机组和SVC无功补偿装置实际无功发生能力,以网络损耗最小为目标函数进行无功分配,通过此分配方法既可以发挥双馈风电机组无功调节能力又可以减小风电场的损耗。仿真结果表明采用所提策略能够有效地减少风电场功率损耗,提高电压稳定裕度。     

考虑风电功率预测的分散式风电场无功控制策略

分散式风电接网模式可以解决集中式并网限电等问题,但对配电网传统运行模式带来挑战。为解决其经济稳定运行难题,提出了一种包含无功预测、无功整定、无功分配的三层新型分散式风电场无功协调控制策略。其中,无功预测层利用物理和统计方法组合预测单台机组未来无功输出能力;无功整定层针对有无无功补偿设备,提出风电机组基于电网无功缺额降出力的自身补偿和多时间尺度协调离散补偿设备、静止无功发生器(SVG)与风电机组共同补偿配电网无功需求方法;无功分配层基于风电功率预测无功功率信息,考虑风速波动性,按照优先级动态筛选风电机组,调节其输出功率以跟踪无功补偿指令。工程算例证明了所提策略可以有效提高电压支撑能力,减小风电场损耗。     

双馈风机网侧变流器SVG运行状态研究

电网发生电压跌落故障后,双馈风机网侧变流器运行在静止无功发生器状态下的无功出力研究,对于提高机组并网运行能力和电力系统电压稳定性,以及减少风电并网时无功补偿设备的投资具有重要意义。分析了双馈风机网侧变流器的无功调节能力,并参照德国E.0N公司对电压跌落故障时无功电流补偿的标准,仿真并分析了双馈风机在连续不同程度的故障情况下,通过控制网侧变流器故障后的运行方式,改变其所产生的无功功率,并与只有定子侧产生无功的情况进行了对比分析,结果表明,在风机并网系统发生电压跌落故障时,网侧变流器运行在SVG工作方式下,能够向系统注入一定的无功功率,并能一定程度上提高并网系统的稳定性,有效减少无功补偿设备的投资。     

双馈风力发电中的恒电压无功控制策略研究

在常规双馈风电变流器矢量控制基础上,通过增加恒电压无功控制算法,提出一种双馈风电变流器恒电压无功控制策略,即采用PI调节器对电网正序电压进行闭环调节,调节器输出作为变流器无功功率指令输入,无功功率控制不再响应风机主控制器的指令.以1.5 MW双馈风电机组为例进行了仿真模型和实际测试验证,结果表明,该策略在一定程度上能够达到稳定系统电压的目的。     

一种应用于双馈异步风力发电系统高电压穿越的控制策略

文章讨论了电网电压骤升时双馈风电机组网侧和转子侧变流器有功、无功功率的分配原则,给出有功、无功电流的极限表达式,提出一种能有效提供动态无功支持的高电压穿越(high voltage ride-through,HVRT)实现方案。在机组端电压骤升至1.1倍标称值以上时,该方案一方面控制网侧变流器输出与电压骤升幅度相匹配的无功电流,实现母线电压的稳定;另一方面通过优化转子侧变流器有功、无功电流设定,使双馈感应发电机工作在无功支持模式,优先向故障电网输出一定的感性无功功率。仿真和基于东方风电6 MW试验台实验结果表明,该控制方案不仅能确保电网电压骤升期间双馈风电机组的不脱网运行,还能对故障电网提供一定的动态无功支撑,协助电网电压快速恢复,利于其它并网负载的安全运行。     

电网短路故障对并网双馈风电场的影响

分析了电网发生短路故障对并网运行风电场的影响。从双馈风电机组的单机模型出发,研究了由双馈风电机组构成的风电场单机等值方法。在仿真软件EMTP-RV中搭建了包含双馈风电机组构成的风电场电力系统模型。分析了电网发生三相接地短路和单相接地短路故障时,风电场的有功功率和无功功率输出特性、并网公共连接点母线电压波动以及系统频率等暂态变化。研究结果对未来风力发电工程的建设有参考价值。     

基于遗传算法的双馈风场分群无功控制策略

现有的双馈风电场无功控制多数采用恒功率因数控制,既没有充分利用风电场内双馈风电机组和无功补偿设备的无功调节能力,也没有考虑风电场集电系统的网损。提出了一种综合考虑集电系统特点和DFIG无功调节能力的无功控制策略,该策略以实时监测的风电场并网点电压数据和DFIG有功出力数据为基础,通过分析双馈风电机组的功率特性和风电场的无功需求,利用遗传算法求解风电场多目标无功优化控制模型,达到降低集电系统网损和改善并网点电压的目的。对某实际风场的仿真算例验证了所提策略的有效性。     

基于恒功率控制的风电场储能系统研究

风力发电输出功率随风速变化波动较大,对电网的安全稳定运行造成了威胁。采用在风电场并网侧增加大容量电池储能系统,对风电场和电池储能系统结合模型进行了分析,并设计了储能系统变流器的恒功率控制系统。最后,利用MATLAB/Simulink软件对所提策略在风电场储能系统中控制的有效性进行了验证。仿真结果表明,储能系统能对风电场有功、无功进行调节,平稳了风电场输出功率,同时能根据控制输出一定无功功率,有助于风电场和电网稳定。