基于DIgSILENT的双馈风机低电压穿越特性分析

多次发生的大规模风电机组相继脱网事故严重影响集群风电并网消纳和电网安全. 当电力系统电压出现跌落时,大容量风电场的切出会影响系统运行的稳定性,这就要求风电机组具备低电压穿越能力,以保证系统出现电压跌落时风电机组不间断并网运行. 为研究风电机组与系统的交互影响,探讨了双馈风电机组撬棒保护电阻取值、投切控制策略,并分析了低电压情况下双馈风电机组DFIG的保护控制措施与系统动态特性之间的联系. 在DIgSILENT中搭建双馈风电场分析撬棒阻值不同对风机实现低电压穿越的影响,并研究了不同故障情况下双馈风机低电压穿越特性. 本文的研究结果可以为风电机组的并网运行和电网的稳定运行提供参考.     

基于DFIG的风电接入系统对电力系统暂态稳定性的影响

研究了基于DFIG的风电接入系统对电力系统暂态稳定性的影响.通过对基于双馈感应电机的风电机组进行动态模拟以及对包含风电场的实际系统的仿真计算,研究了不同风电场接入容量和系统故障情况对系统暂态稳定的影响.结果表明,在系统故障期间基于双馈感应电机的风电机组可为系统返回正常运行状态做出积极贡献.     

基于支路模式势能的含高比例DFIG电网低频振荡特性分析

针对风电并网后小干扰稳定问题,文中从能量角度提出了含双馈风机(DFIG)的多机电力系统小干扰分析方法,基于支路模式势能函数,利用WSCC3机9节点系统,重点分析了双馈风机并网后不同风电渗透率对系统模式振荡割集的影响.分析结果表明:利用支路模式势能分析高比例风机并网电力系统,能够清晰的从网络角度体现不同模式下支路振荡情况,且分析结果较为合理.     

考虑风力发电的电力系统小干扰稳定性分析

建立了适合小干扰稳定分析的风力发电机组的数学模型,用于研究含风电电力系统的小干扰稳定性,推导了考虑同步发电机励磁调节系统动态行为的全系统状态矩阵公式。利用特征值分析法,分析系统的小干扰稳定性。通过算例分析,表明风电场接入系统时,对系统中同步发电机强相关振荡模式的频率影响不大,但当风电出力增加时,相关振荡模式的阻尼增强,有利于系统小干扰稳定性。风电场接入受电端区域时,区域间振荡模式阻尼特性相对差一些,更容易发生振荡。     

一种改进的双馈风电机组短路电流精确计算方法

随着双馈风电机组并网容量的不断增大,风电机组的接入对于保护动作特性的影响已成为当前电力系统领域备受关注的问题,正确评估保护动作特性需准确地计算短路电流,因此有必要深入研究双馈风机短路电流计算方法。现有双馈风机短路电流研究都是假设转子撬棒保护投入后转子励磁电流为零,忽略了其动态过程影响,这将给计算结果带来误差。从双馈风机暂态内电势变化机理的角度出发,计及了转子电流动态的影响,精确计算了发生三相短路时双馈风机的定转子磁链,提出了改进的双馈风电机短路电流有效值计算方法。建立了基于RTDS的含双馈风机实际控制器的物理实验平台,经实验验证,所提出的短路电流计算方法较忽略转子动态过程的计算方法有更高的精确度。为进一步研究双馈风电机组对保护动作特性的影响奠定了基础。     

应用DFIG-PSS改善电力系统低频振荡

在双馈异步风力发电机组中加装电力系统稳定器(DFIG-PSS)以提高系统阻尼,并分析了DFIG-PSS抑制低频振荡的原理,总结了4种典型的PSS模型和不同DFIG的控制方案下DFIG-PSS的输出接口位置,以及DFIG-PSS的输入信号.通过在含DFIG风电场的3机9节点系统中的仿真分析,表明DFIG-PSS对区域内振荡和区间振荡均有改善效果,且DFIG-PSS安装位置的不同,对低频振荡的改善程度也存在差异.     

大规模风电接入对电力系统暂态稳定性影响机理研究

根据双馈风机的暂态特性,详细分析将双馈风机视为恒功率源的可行性,并提出相关限制条件。分析风电机组接入引起潮流分布和系统惯量变化的2种情景,即通过减少同步机出力以平衡新增风电、停运部分同步机组平衡风电;并在此基础上,基于直流潮流模型和等面积定则,分析风电接入后对电力系统暂态稳定性的影响机理。最后,通过仿真分析验证该暂态稳定机理的正确性。     

持续励磁情况下双馈风机短路电流计算方法研究

随着双馈风机并网容量的不断增加,其短路电流对电力系统保护的影响不能再忽略不计,不精确的短路电流计算将影响到保护的整定与配置。首先在分析故障期间双馈风机等值内电势特性的基础上,提出了持续励磁情况下双馈风机的暂态等值模型。进一步根据磁链不突变的特性以及我国新并网标准对无功支撑的要求提出了持续励磁情况下双馈风机短路电流的计算方法。基于RTDS建立了含变流器实际控制单元的双馈风机数模实验平台,验证了所提短路电流计算方法的准确性。     

基于负荷安全域的双馈风电场无功配置及规划

为了应对风电接入电网引起的电压安全稳定问题,提高风电场并网点电压稳定性,从规划角度考虑,提出一种基于负荷安全域计算双馈风电场无功配置以及场内集电线路选型的方法。首先研究推导风电机组机端P—Q特性曲线,得到双馈风电机组稳定运行域。接着分析了机组P—Q特性曲线和集电线路首端安全域边界配合问题,以此确定集电线路型号,达到充分利用风电机组无功能力目的。最后通过并网点的安全域边界计算风电场无功配置容量。算例结果表明,所提出的无功配置方法能保证并网点电压在安全范围内。     

附加阻尼控制静止无功补偿器对含风电互联系统阻尼特性的影响

静止无功补偿器(SVC)通常用于改善系统电压稳定性,但采用附加阻尼控制(ADC)后也可以抑制系统低频振荡。当互联电力系统中并网风电场装机渗透率达到一定水平后,区域间低频振荡就成为制约区域间电力传输能力和容纳风电能力的瓶颈,采用有ADC的SVC(简称ADC-SVC)有助于增加系统阻尼进而在相当程度上解决这一问题。在此背景下,研究ADC-SVC对含双馈感应风力发电机组(DFIG)的互联电力系统阻尼特性的影响。首先,简要介绍了DFIG的数学模型,导出了在转子电流限制条件下DFIG的无功功率极限。之后,分析了在含SVC的互联系统中与区域模式振荡相关的暂态能量。在上述工作基础上,针对SVC设计了用于改善系统阻尼特性的ADC,并采用特征根灵敏度法确定控制器参数。最后,以IEEE 2区域4机系统为例,分析了SVC电压控制增益与ADC增益对系统阻尼的影响,研究了ADC采用不同输入信号时的系统阻尼特性,并对比分析了不采用SVC、采用传统SVC和ADC-SVC的效果。仿真结果表明,ADC-SVC能有效提高互联系统的动态稳定性水平,对不同的系统运行方式和区域间振荡模式具有较好的鲁棒性。     

并网双馈风力发电机组的建模与仿真

基于PSCAD/EMTDC仿真平台搭建了双馈风力发电机组/风力发电场的暂态模型.对风速变化下风电场并网运行的端口特性做了仿真,验证了模型的正确性.其次,对典型故障情况下并网风电场的运行进行了仿真,分析了转速、有功无功等量的动态响应,并验证了转子侧有Crowbar保护电路的双馈电机有一定的低电压穿越能力,有助于故障情况下电网的恢复.     

Oscillation analysis of a DFIG-based wind farm interfaced with LCC-HVDC

With the increasing capacity of wind farm, HVDC technology has become a promising transmission scheme for long distance transportation of large-scale wind power. However oscillation caused by this system will have a great influence on the security and stability of power system operation. In this paper, the oscillation of a doubly-fed induction generator(DFIG)-based wind farm interfaced with line commutated converter(LCC) based HVDC is discussed. Low-frequency oscillation and subsynchronous oscillation(SSO) are studied since these two oscillations are the particularly concerned oscillations in the stability study of power system in recent years. The model of a DFIG-based wind farm interconnected with LCC-HVDC is developed. The impact of drive train model's structure and parameters on the oscillation characteristics is analyzed. Eigenvalue and participation factor analysis are used to identify the three main modes, which include controller mode, electromechanical mode, and shaft mode. The effects of DFIG controller's parameters, wind speed and operating conditions of HVDC on those modes are studied. Electromagnetic transient simulations are performed to verify the results of the eigenvalue analysis.     

大规模海上风电场经HVDC并网引发轴系扭振分析与抑制

大规模海上风电场经HVDC输电可提高其输电效率,但当风机轴系考虑为两质块模型时,直流整流侧的控制方式有可能向附近的风机引入负阻尼,将导致风机轴系扭振,影响系统的安全稳定运行。本文首先分析风机轴系扭振产生机理,通过复转矩系数法得到系统的电气阻尼系数,以判断固有扭振频率下的系统稳定性;然后计算出待补偿的电磁转矩和风机转子转速的相角差;最后通过设计附加阻尼控制器抑制风机轴系扭振。在PSCAD程序中搭建风电场经HVDC并网模型进行仿真分析,分析结果表明系统加入阻尼控制器后,风机轴系扭振迅速衰减,控制器的加入有效增大了系统阻尼比。此研究分析为大规模海上风电场通过HVDC并网提供了理论基础。     

考虑风电接入的配电网集中-分布式无功电压控制

研究了分布式电源中发展较为成熟的风力发电机组并网后配电网的无功优化问题.建立了风电机组的稳态模型,介绍了风电场在电力系统潮流计算中的处理方法,分析表明该方法在降低系统网损的同时,提高了电压质量.     

风电与燃气轮机互补发电系统发电特性分析

详细分析了采用大型风电场与燃气轮机组成的互补发电系统的总电力输出特性.基于互补发电系统的基本原理，推导了互补系统发电特性参数的计算公式.根据在新疆达坂城采集的风速数据和风电场整体功率曲线模型，计算了这个风电场的总发电量和容量系数等参数.依据互补发电系统燃气轮机的运行规划和燃气轮机部分负荷效率曲线，计算了燃气轮机的总发电量、天然气消耗量和容量系数等参数.根据互补发电系统的互补特性，计算了整个互补系统的总发电量和容量系数等特性参数.分析了风电场的不同风能资源特性对整个互补发电系统的影响，为在新疆地区实现这种互补发电系统提供经济分析的基础.     

大规模风电外送中的次同步振荡问题

目前,中国正在建设7个千万kW级风电基地,大规模风电外送成为必然.串补交流输电和高压直流输电作为风电外送的2种重要方式可能会诱发次同步振荡问题.分析鼠笼异步型、双馈感应型和永磁同步型风电机组的结构特点,论述次同步谐振、装置引起的次同步振荡以及风电机组控制器引起的次同步振荡,并分析总结不同类型风电机组可能发生的次同步振荡类型.最后,指出亟待研究解决的问题.     

考虑风电不确定性的风电场参与调频市场投标策略

针对风电大规模并网将增加电网调频需求的问题,提出考虑风电不确定性的风电机组同时参与能量市场与调频市场的日前投标方法.分析风电场在2种市场中的收益机制,在调频市场收益中考虑调频性能指标（FRPI）,提出调频性能指标的估值方法. 分析风电场参与2种市场的投标策略. 利用核极限学习机（KELM）和核密度估计（KDE）,建立风电功率概率预测模型KELM-PSO-KDE.基于功率概率密度的预测结果,以风电场收益最大为目标函数建立优化模型,利用蚁狮优化（ALO）算法求解该模型,得到风电场同时参与2种市场的日前最优投标功率. 风电场真实数据的仿真表明,提出的风电场同时参与2种市场的投标策略,可以使风场侧获得更大收益,有助于缓解电网的调频压力,具有优越性和普适性.     

计及风电和燃料电池的综合能源系统阻尼特性分析

综合能源系统可协调多种能源,有效提升新能源利用效率,已成为促进能源可持续发展的重要手段,研究多能源接入电力系统影响已成为综合能源系统发展的重要内容。针对计及风电和燃料电池联合并网运行的电力综合能源系统阻尼特性展开研究。首先,构建风电机组和燃料电池的数学模型,导出两者并网后系统小干扰稳定分析模型;之后,采用特征根分析和时域仿真分析法,针对算例系统研究不同运行工况/因素下计及风电和燃料电池的互联系统阻尼特性,包括其不同容量配比、不同接入方式以及联络线传输功率变化等。研究结果可为评估综合能源系统消纳新能源发电的能力及稳定运行提供技术参考。     

甘肃酒泉大型集群风电有功智能控制系统的开发

分析中国风电调度运行问题、风电出力特性、风电场有功控制现状,提出大型集群风电有功智能控制系统的控制策略,介绍大型集群风电有功智能控制系统的配置、功能、控制策略原则以及控制方法.该控制系统已经投入现场运行并取得了很好的控制效果,各风电场发电量得到了普遍提高,既保证了风能这一绿色能源得到有效开发和充分利用,又保证了电网安全...