基于DFIG的变速风电机组对系统暂态稳定影响

探讨了基于双馈风力发电机组(DFIG)的大规模风电场对电力系统暂态稳定性的影响。首先建立了DFIG的动态数学模型,讨论了DFIG的暂态响应特性;进而将风电场的电磁功率简化等值到同步发电机内节点,并等效为同步发电机"机械"功率,将风电机组暂态过程中机械功率的减小等效为近端同步发电机等值机械功率的线性衰减,利用经典等面积定则分析了DFIG对近端同步发电机暂态稳定影响机理;最后,基于Dig SI-LENT/Power Factory平台搭建仿真系统进一步验证理论分析的有效性,为分析大规模DFIG并网对电力系统暂态稳定的影响提供了一种参考思路。     

计及风电随机激励的电力系统暂态稳定分析

为了探讨风电随机激励对电力系统暂态稳定的影响,提出一种基于随机微分理论对含风电电力系统进行建模和稳定分析的方法。首先将异步风机机械功率作为随机激励,在暂态过程中利用伊藤型随机微分方程对异步风机的转子运动方程进行建模,将传统的微分代数方程模型扩展成随机微分代数方程模型;然后针对新的模型,通过时域仿真进行求解,分析风电功率随机波动对电力系统暂态过程的影响。算例结果表明:相比于确定性和概率性暂态稳定分析方法,所提方法能够更好地揭示风电不确定性对电力系统暂态稳定性的影响。     

利用敏感频段评估大规模风电对电力系统频率影响的方法

随着系统中风电渗透率的增加,风功率波动对电力系统频率的影响不可忽视。首先定义了"敏感频段"的概念,对单机系统频率响应模型进行分析,揭示了不同频率的功率扰动对系统频率特性影响程度的差异。其次,计及复杂电力系统的非线性特性,提出了利用聚类思想识别其敏感频段的分区域扫频法。最后,给出了从敏感频段角度分析风功率波动对电力系统频率特性影响的分析方法,结合风功率波动的幅频特性评估其对电网频率的影响,通过东北电网算例证实了敏感频段的存在,验证了所提方法的有效性。     

含风电的电力系统动态频率响应快速评估方法

大规模随机波动的风电功率接入电网引起系统频率偏差,从而影响系统安全稳定运行。为了研究不同频率风电功率波动对系统频率偏差的影响,提出了考虑发电机特性、调速器特性、系统网络结构、负荷特性,含风电的电力系统频率响应频域分析模型。基于该模型推导了风电功率激励下的电力系统各节点频率响应传递函数的显式表达式。根据传递函数的幅频特性能准确反映不同频率风电功率波动激励下各节点的频率响应特性。将该模型应用于IEEE 10机39节点系统,结合实测风电场功率波动数据进行了算例仿真,结果表明利用该模型能快速准确评估风电功率对系统各节点频率响应的影响。     

适用于高风电渗透率电力系统的火电机组一次调频策略

大规模随机波动的风电功率接入电力系统将引起系统频率偏差增大,从而对电力系统的频率响应能力提出了更高要求。该文基于实测数据研究了风电功率的频率特性,分析了不同频段内的风电功率波动对电力系统调频的影响。在一次调频时间尺度下,分析了调差系数取值对一次调频控制系统稳定性的影响,并基于分频原理提出火电机组动态一次调频控制策略。该策略通过在不同频段内设置不同的火电机组调差系数,提高了火电机组的一次调频能力。将该策略应用于两区域电力系统,结合实测风电场功率波动数据进行了算例仿真,仿真结果表明利用该策略能有效减少风电功率波动对系统频率稳定的影响。     

双馈风电机组动力学特性与电力系统动态行为的交互影响分析

风力发电是目前利用可再生能源最有效方式之一。风电渗透率的不断提高使其对电力系统的影响更加明显,研究其动力学特性与电力系统动态行为的交互影响确保电力系统的稳定运行具有重要意义。首先基于完整的双馈风电机组数学模型,在IEEE 4机2区域系统上,采用特征根分析和时域仿真分析研究了双馈风电机组参数的变化对系统动态特性的影响,分析了调速器参数对风电并网后系统动态响应的影响,并从DFIG并网接入点、并网容量以及联络线传输功率等多方面研究了其与电力系统的交互影响。结果表明:双馈风电机组并网后,调速器的加入可以改善系统的动态响应;适当地增大双馈风电机的定子电阻,有利于系统的稳定;双馈风电机组的并网接入点、联络线传送功率以及出力水平对系统的鲁棒性有不同程度的影响。     

无锁相环直接功率控制双馈感应发电机系统阻抗建模和稳定性分析

随着新能源渗透率的日益升高,基于双馈感应发电机(double fed induction generator,DFIG)的风力发电机组在电力系统中的比重越来越大。无锁相环直接功率控制(direct power control,DPC)不仅可以提高DFIG的动态响应能力,而且可避免锁相环对功率控制动态性能的影响。针对基于无锁相环DPC的DFIG系统接入弱电网下的稳定性问题,该文通过建立无锁相环DPC的DFIG系统阻抗模型,分析了其频率耦合特性及其对稳定性的影响,进而构建等效单输入单输出阻抗模型,实现控制参数和运行工况对系统稳定性的敏感性分析。最后构建仿真模型,对研究内容进行仿真验证。     

基于HHT的风电功率波动及其对电力系统低频振荡的影响分析

随着风电的快速发展,其规模化接入会对系统的低频振荡带来较大的影响,采用希尔伯特-黄变换法(HilbertHuang transform,HHT)分析风电功率波动及其对电力系统低频振荡的影响。将风电功率进行经验模态分解(empirical mode decomposition,EMD),采用HHT变换和曲线拟合,进而得到不同振荡模态的阻尼比,以此作为低频振荡的判断依据。以WSCC 3机9节点系统模型为例,对比分析同幅值不同频率和同频率不同幅值的标准正弦风电功率波动对系统低频振荡的影响。针对实际风电功率,根据波动率和能量密度可知功率的波动集中于中频段(0.01~1 Hz),因而对系统低频振荡的影响更为严重,对风电功率波动的平抑成为必要。     

双馈风电机组对接入区域系统暂态功角稳定性的影响分析

系统惯性中心的动态行为可以有效地反映系统的整体动态趋势。基于系统惯性中心的动态数学模型,推导了双馈风电机组(Doubly Fed Induction Generator, DFIG)接入后的系统惯性中心运动方程。并通过分析DFIG接入对系统惯性中心运动方程中关键因素的影响,揭示了DFIG以不同方式接入系统时对系统惯性中心功角加速度暂态响应的影响机理。当DFIG直接接入系统时,系统惯性中心的暂态功角加速度的变化趋势主要取决于DFIG的接入容量和暂态功率响应特性。当DFIG等容替代同步发电机组接入系统时,DFIG的暂态功率响应和被替代同步发电机组的功率和惯量在原系统中的比重大小将共同决定系统惯性中心的暂态功角加速度的变化情况。仿真结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

风电功率波动对轨迹断面特征根的影响研究

轨迹断面特征根间接地反应了电力系统状态变量的变化,因此风电功率波动对轨迹断面特征根的影响也是一项值得深入研究的工作。本文在研究了轨迹断面特征根及风电机组模型的基础上,分析了风电功率波动对电力系统轨迹断面特征根的影响。通过分析可知,当风电场的有功功率输出随着风速增加而增加时,系统的主导振荡断面特征根将逐渐靠近虚轴,不利于系统的稳定运行。