基于机会约束规划的汇流风电场穿透功率极限计算

摘要： 大规模的风力发电并网给电网的运行与稳定带来了一系列的问题,研究风力发电的穿透功率极限对于风力发电并网的规划以及运行有着重要意义。基于随机规划理论,利用拉丁超立方采样（latin hypercube sampling,LHS） 处理汇流风电场的相关性风速数据,提出了汇流风电场穿透功率极限计算方法,计算中考虑了在同一汇流点不同风电场的风速随机性和相关性,计算得到含有汇流风电场发电系统的线路潮流,进一步基于机会约束规划,利用改进的粒子群算法计算得到汇流风电场的穿透功率极限。在IEEE30系统算例上验证了计算方法的有效性,并简要分析了风力发电位于不同接入点对穿透功率极限的影响。     

基于MATLAB的并网风电场动态仿真

以并网型风电场为研究对象,建立了异步风力发电系统的动态数学模型,包括风速、风力机、异步发电机以及补偿电容器4部分,其中异步发电机采用三阶模型.利用MATLAB/Simulink建立了仿真系统模型,详细论述了仿真的方法和过程,并对风电场接入电力系统进行了动态稳定分析,验证了采用S函数和Simulink相结合的方法可以有效进行电力系统的分析与计算.同时对如何提高风电系统短路故障后的动态稳定性进行了研究,提出了采用x/r较小的联络线或适当提高电容器的补偿量都有助于提高短路故障后风电系统稳定性的改善措施.     

基于相空间重构的支持向量机的风电场风速预测

风力发电具有波动性、间歇性和随机性的特点,风力发电的并网给电力系统的安全运行带来了严峻挑战,因此,实现风电场风速的预测具有重要意义。支持向量机是发展比较好的一种常用的风速预测方法,但是由于其输入特征对预测的精度影响比较大,所以特征的选择一直是人们所关注的问题。文章提出采用相空间重构理论对风电场风速进行预测,并通过与使用自然特征作为输入特征的预测方法作比较,验证了基于相空间重构的支持向量机的预测方法的优越性。     

风电场并网对电力系统稳定性影响

稳定性是影响大电网区域互联的关键性因素。随着风电场规模的不断扩大,其接入电网会对电力系统的稳定性带来一定影响。介绍了风力发电系统建模方法及风力发电机模型,分析了风电场并网对电力系统无功电压、潮流分布、电能质量、系统短路容量、调峰调频等方面的影响,并对电力发电技术发展新动向作了展望。     

计及随机波动风速、风向的风电场建模方法研究

提出风电场建模方法建立风电场随机模型,对风电场运行特性进行仿真,为实现大规模风力发电的可预测、可控制目标服务。通过对风电场等值模型与详细模型的仿真比较,验证建模方法的合理性,并得出在研究风电场动态特性及其对电网影响时应考虑风速、风向的随机波动建立风电场模型。     

基于风电机故障的电力系统运营风险评估及保险转移的研究

风电机故障导致的系统电力缺额会给系统运营带来经济损失,目前由系统运营部门承担。为实现风险转移,建立了风电场风电机故障概率出力模型,并考虑了风电场风电机故障下电力系统运营的风险,通过对风电机故障条件下电力系统的蒙特卡罗抽样仿真,计算了不同负荷条件下电力系统运营调度的经济风险,并制定相应的保险转移机制。为全面评估风电的经济价值和风电场的规划设计提供了参考,并为风电场风电机故障风险转移提供了一种可供选择的方法。     

不同风电场模型对风电场电压的影响评估

目前,实际的电力系统仿真计算将风电场处理为一台风电机组。随着并入输电网的风电容量持续增加,仍按照一台风机等效对系统仿真计算造成的误差不容忽视,该误差能引起风电场内部保护装置的误动作。文章针对不同风电模型对风电场电压的影响做了详细比较,并给出了量化指标。经过试验仿真分析得出以下结论:不同风电场模型对风电场出口和并网点电压的影响不同,当恒速异步风电机构成的风电场采用一台风电机等效时,将会使风电场出口的相电压计算平均误差达到16.667%。因此,为保证仿真精度与风电场保护的正确动作,在对含风电场的电力系统进行仿真计算时,应将风电场处理为若干台风电机。     

基于PSASP/UPI模块和动态链接库的风电场潮流计算

基于风力发电机稳态等值电路,在电力系统分析综合程序PSASP/UPI 6.24环境下,利用动态链接库技术编写了潮流用户程序,实现了包含风电场的电力系统潮流计算。仿真表明,在PSASP/UPI环境下研究和开发风力发电,可以减少人工编程的工作量,充分利用PSASP强大的系统分析功能,同时还可以进行其他稳态问题的研究。     

基于核极端学习机的短期风电功率预测研究

随着风力发电的大规模发展和并网运行,风电场输出功率的精确预测对电力系统的运行具有重大意义。针对风力发电功率具有非线性和非平稳的特性,利用经验模态分解和核极端学习机结合的方法对短期风力发电功率预测进行研究。通过经验模态分解把风电功率时间序列分解成为一系列相对平稳的子数据序列,对每个子数据序列采用核极端学习机算法分别进行模型建立与预测,把每个预测模型得到的子数据序列预测值相加获得最终的风电功率预测值。基于此方法的某风电场输出功率实例数据预测仿真结果表明,该方法的预测模型能更好地跟踪风电功率的变化,预测误差比单独KELM方法减小7.6%,比EMD-SVM方法减小1.7%,能够在一定程度上提高风电功率预测的准确性。     

大型风电场并网运行系统暂态稳定性分析

采用时域仿真方法研究了大型风电场接入电网后的电力系统暂态稳定问题,建立了风力机传动部分两质量块的风力发电机数学模型,用PSAT软件对大容量风电场接入的电力系统进行电网侧故障的暂态仿真,以lEEE 39节点算例进行分析.仿真结果表明,风电场并网后系统的暂态稳定性降低,通过加入TCSC改善了系统的暂态稳定性.     

风力发电的运行系统及操控方法

众所周知,风能是一种比较清洁、实用并且对环境比较友好的可替代性能源。在未来的能源战略发展中,风力能源将具备越来越重要的作用。着眼于风力发电新型能源在生产过程中的运行系统和操作方法,针对风力发电的运行系统和可控制问题进行了探讨与研究。     

基于Matlab/Simulink的永磁直驱风力发电机组建模和仿真研究

以永磁直驱风力发电机组为研究对象,建立了包括风力机、传动部分、永磁直驱发电机、矢量控制策略、最大风能捕获策略的整体数学模型;应用Matlab/Simulink工具,以建立的数学模型为基础搭建了永磁直驱风力发电机组仿真模型,并以两次阶跃风速为例对所建模型并网后运行特性进行了仿真研究。实现了永磁直驱风力发电机组的最大风能捕获和功率解耦控制,仿真结果表明,永磁直驱风力发电机组具有良好的运行特性,同时验证了所建模型的正确性和有效性。     

Comparison and testing of power reserve control strategies for grid‐connected wind turbines

The stability of the electrical grid depends on enough generators being able to provide appropriate responses to sudden losses in generation capacity, increases in power demand or similar events. Within the United States, wind turbines largely do not provide such generation support, which has been acceptable because the penetration of wind energy into the grid has been relatively low. However, frequency support capabilities may need to be built into future generations of wind turbines to enable high penetration levels over approximately 20%. In this paper, we describe control strategies that can enable power reserve by leaving some wind energy uncaptured. Our focus is on the control strategies used by an operating turbine, where the turbine is asked to track a power reference signal supplied by the wind farm operator. We compare the strategies in terms of their control performance as well as their effects on the turbine itself, such as the possibility for increased loads on turbine components. It is assumed that the wind farm operator has access to the necessary grid information to generate the power reference provided to the turbine, and we do not simulate the electrical interaction between the turbine and the utility grid. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

含变速双馈风电机组风电场的等值问题

在研究含变速双馈风电机组的风电场对电网的影响时,需要建立合理的风电场模型.文章介绍了大型风电场的等值建模的主要特点,探讨了含变速双馈风电机组的风电场等值方法和在等值过程中应注意的问题,为今后变速双馈风电机组在大型并网风电场中的应用提供参考.     

风功率不确定性对电网的影响及其应对措施

讨论了适应不同研究需要的风功率概率模型、时间序列模型及预测误差模型。在现有研究工作的基础上讨论了风功率的不确定性对发电系统可靠性、电力系统规划及系统短期调度的影响。研究表明,风功率不确定性对电力系统的影响大多是负面的。还简要分析了利用储能系统改善风功率不确定性的可能性。     

A comparison of variation management strategies for wind power integration in different electricity system contexts

Variation management strategies improve the capability of the electricity system to meet variations both in the electricity demand and in the generation that relies on variable energy sources. In this work, we introduce a new, functionality‐based, categorization of variation management strategies: shifting (eg, batteries), absorbing (eg, power‐to‐gas), and complementing (dispatchable generation, including reservoir hydropower) strategies. A dispatch model with European coverage (EU‐27 plus Norway and Switzerland) is applied to compare the benefits of shifting and absorbing strategies on wind integration in regions with different amounts of complementing strategies in place. The benefits are measured in terms of the wind value factor, wind owner revenue, and average short‐term generation cost. The results of the modeling show that the reduction in average short‐term generation cost and the increase in revenue earned by the wind owner from shifting strategies, such as the use of batteries, are more substantial at low wind shares than at high wind shares. The opposite situation is found for absorbing strategies, such as power‐to‐gas, which are found to be more efficient at reducing the average generation cost and increasing profit for the wind owner as the wind share increases. In regions that have access to complementing strategies in the form of reservoir hydropower, variation management has a weak ability to reduce the average short‐term generation cost, although it can increase significantly the revenue accrued by the wind power owner.     

Review on combined wind power generation and energy storage systems

储能系统由于能够实现电能的时空平移,具有响应速度快,规模化等优点,是改善风电波动性,提高其并网能力的有效手段,构建风储联合发电系统成为目前研究重点.简单介绍了风电并网对电力系统的影响及不同类型电池储能技术的发展现状,给出了部分国内外风储联合发电系统的示范工程,并分析了平滑风电功率波动,跟踪计划出力曲线和削峰填谷3种主要运行方式,重点阐述了目前风储联合发电系统控制策略和储能容量配置研究现状,对进一步开展风储联合发电系统的研究进行了展望,指出经济性仍然是制约储能技术应用的关键问题之一,提高包含储能单元的风储联合发电系统的经济性是今后的研究重点.     

不同风况和系统容量下双馈风机并网谐波特性研究

以变速恒频双馈风力发电系统为研究对象,基于MATLAB搭建了全系统仿真模型,重点构建了风速的四分量仿真模型,并且针对风电系统在不同的风速分量模型下和不同系统容量下的谐波特性进行了仿真研究,定量地得出了双馈风力发电系统并网的谐波特性。     

风力机特性的直流电动机模拟及其变速恒频风力发电研究中的应用

为了能在不具备风场环境的实验室条件下对双馈异步发电机的交流励磁发电技术进行实验研究,该文提出了采用直流电动机模拟风力机工作特性的实现方案。该方法基于风力机和直流电动机在功率(转矩)特性上的相似性,采用转矩控制方案实现了风力机特性的直流电动机模拟,进而构建了整个变速恒频DFIG风力发电装置的实验系统。首次在实验室环境下实现了最大风能动态追踪、P、Q解耦控制的实验研究,验证了直流电动机模拟风力机特性的可实现性和变速恒频DFIG风力发电系统最大风能追踪控制策略的正确性。     

风光互补电动汽车储能电站系统优化设计

通过对唐山市区太阳能和风能资源状况调查分析,对全年不同方位角和倾角上的太阳能辐射量进行模拟计算,得出南偏东9.8°方向、倾角为39.7°的倾斜面上接收的太阳能辐射量最大,其值为1.62×106Wh/m2。研究中对3kW风力发电机和1kW光伏发电系统的发电量进行了计算,并以1辆纯电动轿车为负载进行了容量配比优化,设计了风力发电系统、风光互补系统及光伏系统三种不同的方案,经过对各方案的经济性、可靠性及稳定性分析,得出最佳的设计方案为风光互补发电系统,该系统风力发电装机容量为3kW,光伏发电装机容量为8.96kW。