含大型风电场的电力系统多时段动态优化潮流

大型风电场的并网对电力系统的优化运行提出了新的挑战。该文对含风电场的电力系统优化潮流问题进行了研究，建立了多时段动态优化潮流模型，为了考虑风速随机变化的特点，提出了分时段策略，将风机在每个时段输出功率的期望值用于优化潮流的计算。文中对现有含风电场的潮流计算方法进行了分析，推导了异步风力发电机的无功－电压特性方程，在此基础上提出了含风电场的潮流计算新方法，并将其应用于提出的动态优化潮流模型中。算例表明该方法是有效的，具有一定的实用性。     

考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流分析

地理位置接近的不同风电场的风速具有较强的相关性,这将会影响含风电电力系统随机潮流分析评估的结果。首先根据多风电场的风速历史数据建立了考虑不同风电场相关性的风速离散化联合概率模型,在此基础上结合半不变量和级数展开方法,提出考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流分析评估模型,得到各节点电压的分布和越限概率等指标,同时该模型也可以考虑风电场有功无功出力的相关性。对某实际电力系统的算例验证结果表明,所提算法较不考虑风电场相关性的随机潮流结果的精度提高了很多;与蒙特卡洛方法计算结果相比误差较小,而计算速度大大提高。该算法可以快速有效地得到含风电电力系统的随机潮流评估指标,并针对所得结果提出相应的无功补偿方案,具有较好的工程应用价值。     

考虑风电接入的电力系统无功优化

研究了含风电场的电力系统无功优化,提出了通过潮流计算得到风电场的无功补偿容量,利用非线性原-对偶内点法对整个电网进行无功优化的新方法。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。通过潮流计算得到风电场的无功补偿容量,建立以有功网损最小和电压水平最好的多目标无功优化模型,在满足各种约束条件下采用非线性原对偶内点法对该模型进行优化求解。通过烟台电网的实际计算结果验证了该方法的可行性和实用性。     

风力发电机组特性及接入系统的潮流计算方法研究

介绍了风力发电机组的工作原理和风电场的功率特性,针对P—Q简化模型法、P—Q迭代模型法、R—X迭代模型法在含风电场的电力系统潮流计算中存在的不足,提出一种考虑异步风力发电机组的无功一电压特性来进行含风电场的电力系统潮流优化计算方法。在MATLAB软件环境下,采用IEEE14节点系统作为测试系统进行潮流算例仿真,仿真结果表明,该方法的潮流计算精度和速度均较高,具有良好的合理性,可满足含风电场的电力系统潮流优化计算要求。     

接入风电场的电力系统无功优化研究

研究了考虑大型风电场接入的电力系统无功优化问题。针对风电场接入时的无功优化模型,分析讨论了接入风电场的系统无功潮流计算,提出了一种改进遗传算法解决传统遗传算法在无功优化中面临的问题。采用混合编码方式处理连续变量和离散变量共存,利用自适应交叉和变异操作提高算法的搜索能力和跳出局部最优解的能力,利用精英代保持进化策略提高算法的可靠性和鲁棒性,在IEEE30标准系统引入风电场验证了该算法的适用性。     

随机模拟粒子群算法在风电场无功补偿中的应用

在风电机组机端装设无功补偿装置有利于改善风电对系统电压质量造成的负面影响。该文针对风电出力的随机性及负荷和系统电压的变化,提出了求最优无功补偿装置容量的机会约束规划模型,并利用随机模拟的粒子群算法求解。该模型以费用最小为目标函数,考虑了风速的概率分布、风电机组本身的有功和无功特性以及含风电场的潮流处理方法等。通过分析某配电网风电场无功、电压、功率因数的变化情况,利用该文方法进行无功补偿优化,结果表明模型与算法的有效性。     

计及控制设备动作次数约束的三阶段动态无功优化算法

为了避免控制设备频繁操作,动态无功优化模型需考虑无功补偿装置投切开关及变压器抽头的允许动作次数约束。但是,动态无功优化属于大规模、多时段、强耦合的混合整数非线性规划问题,对其直接求解是困难的。建立了以有功网损最小为目标函数的动态无功优化模型,并提出一种实用的三阶段动态无功优化算法,该算法的核心是一种具有多项式计算复杂度的前推-回推式动态规划算法。将计及控制设备动作次数约束的动态无功优化问题的求解分解为多个时间断面的连续无功优化计算、理想无功补偿装置无功补偿功率曲线和变压器变比曲线的阶梯化以及在确定各个时段的无功补偿容量和变压器变比情况下的连续无功优化计算3个阶段。对IEEE 30节点系统和某实际区域电网进行测试,结果验证了所提算法的合理性和实用性。     

基于场景概率潮流的电力系统无功优化研究

多风电场出力的随机性和互相关性特点对电力系统无功优化调度有着不可忽视的影响。针对这一问题,提出一种基于场景概率潮流的电力系统无功优化方法。该方法将风电出力场景化,结合概率潮流计算,以系统有功网损、发电机无功偏差和节点电压偏差期望加权值最小作为无功优化目标函数,利用粒子群算法求得各风电出力场景下的最优无功控制策略。在含多风电场的IEEE 30节点系统中对所提方法进行测试,并与确定性的场景无功优化方法相对比,验证了所提方法的有效性。     

风电场接入电网的安全稳定分析

采用电力系统潮流算法,基于风电场出力与母线电压的P-V曲线,实现大容量风电场接入电网后电力系统的静态安全分析方法。建立异步风力发电机组的动态仿真模型,实现含有大容量风电场的电力系统动态稳定分析方法。结合风电场接入系统实例,提出保证电网和风电机组安全稳定运行的风电场运行控制方法。探讨通过控制负荷侧功率因数、采用动态无功补偿装置及进行故障后切除风电机组等措施提高电网动态稳定水平、改善风电场运行条件的有效方法。     

考虑风电场模型的仿射区间潮流计算

为了获得风电场并网后潮流变量的精确变化范围,为运行调度部门制订应对方案提供依据,提出了考虑风电场模型的区间潮流模型,采用区间形式来表示风电场有功功率变化范围,并在模型中考虑了3种控制模式来模拟风电场的有功和无功控制。为求解该模型,提出了考虑风电场模型的仿射区间潮流算法。该算法基于仿射算术,构造优化模型以压缩区间的仿射形式,并在仿射运算过程中考虑了有功和无功的关联控制模型,以获取风电并网后潮流变量的区间。IEEE 30节点和IEEE 118节点系统的测试结果表明:考虑风电场模型的仿射算法能有效求解含风电场的区间潮流模型,其获得的潮流区间结果比蒙特卡洛模拟的结果更保守,更有利于保证电力系统安全性;所提仿射算法具有较高的计算效率,并且能求解含多个风电场的大节点系统。     

风电场动态无功补偿方案研究

阐述了目前对于风电场内无功不足进行补偿的主要方式是在异步风力发电机端并联电容器组,随着电力电子技术的迅猛发展,这种补偿方式已经显现出明显弊端,提出将动态无功补偿装置应用到风电场中已经成为一种必然趋势,给出了风电机组模型、动态无功补偿装置模型;建立了并网风电场的仿真模型;将两种动态无功补偿装置分别应用到风电场中并进行了仿真对比。     

含STATCOM的双馈风电场无功协调补偿策略

双馈异步发电机(DFIG)可以参与系统无功功率的调节,但其无功补偿作用有限,为了实现DFIG的恒功率因数模式运行,仍需要多种无功补偿装置(如FACTS装置、固定电容器)间的无功协调补偿。针对无功补偿装置不同的补偿特性,本文提出了一种含STATCOM的无功协调补偿策略,适用于解决风速波动期间STATCOM和固定电容器对无功的协调补偿问题,其根据并网点电压通过闭环反馈灵活整定风电场所需无功参考值,按照与集电母线的电压差将参考值进行不同母线间的分配,并按照磁滞控制策略进行无功补偿装置之间的协调控制。PSCAD/EMTDC下的算例仿真表明,所提无功协调补偿策略在暂稳态情况下均具有良好的补偿效果。     

并网型风电场动态无功补偿方案的仿真

目前对于并网型风电场内无功不足进行无功补偿普遍采用的方式是在异步风力发电机端并联电容器组.随着电力电子技术的迅猛发展,该补偿方式已经显现出明显弊端,将动态无功补偿装置应用到风电场中已经成为一种必然趋势.给出了风电机组模型、动态无功补偿装置模型;建立了并网风电场的仿真模型;将SVC和STATCOM这两种动态无功补偿装置分别应用到风电场中并进行了仿真对比.     

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。     

并网型风电场机端无功补偿配置方案的研究

随着现代电力电子技术的发展,动态无功补偿装置应用到风电场是必然趋势。给出了风电机组和补偿装置的模型,建立了风电场的仿真模型,将不同补偿方案应用到风电场发电机端,并对补偿效果进行了对比。     

利用风力发电机的无功功率补偿风电场无功损耗

我国风电场内无功补偿的方式是在风电场汇集站内装设集中无功补偿装置,这造成风电场无功补偿的投资很大。文章结合工程实例,通过对不同发电量下风电场的无功损耗和电压波动情况进行计算,提出利用风力发电机的无功功率可基本实现风电场的无功平衡,风电场母线电压的变化是无功补偿设备选型的依据,对于发电量变化引起的母线电压变化不超出电网要求的风电场,应利用风力发电机的无功功率减小汇集站内无功补偿装置的容量,降低无功补偿的投资。     

蒙东地区风电场无功补偿设备调查分析

梳理了风电场无功补偿设备的需求,归纳了风电场主要动态无功补偿设备的基本原理、特点,风电场的无功补偿设备对维持系统电压、降低网损、提高系统稳定性至关重要。调查分析了蒙东风电场无功补偿设备目前存在的主要问题,并结合东北电网实际,提出了切实可行的整改措施和建议。     

风电并网电力系统无功补偿动态性能研究

分析风电场并网运行存在的不稳定性因素,为满足国家电网公司对风电场并网提出的技术要求,需增设无功补偿装置提高其运行的稳定性。本文先建立目前主流的无功补偿装置的模型,以典型风力发电场为研究对象,以Matlab/Simulink为平台,实现风电场的电气输电系统、各种风速的建模。结合风电并网系统案例,在假定电网故障的情况下,分别对加入静止无功补偿器(SVC)和静止无功发生器(SVG)的风电场进行仿真。得到的结果可以证明两者在风电场无功补偿方面的积极作用,并对两者的性能优劣进行对比。     

考虑风电预测及电压分布的风电场无功设备协调控制优化研究

为解决风电场内多类型设备导致的风力发电间电压偏移和场站内无功分配协调控制研究不足的问题,本文在传统风电场AVC系统的基础上,提出考虑大型风电场内所有风电机组电压控制水平及动态无功储备的多目标控制方法,首先分别计算考虑风机机端电压均衡分布后的每个风电场的所有风力发电机组和无功补偿设备的总无功功率的可调节容量,其次根据超短期风功率预测,确定离散型无功设备的投切计划,使用最小二乘拟合法获得系统安全系数与所有无功补偿设备调节量之间的函数,然后基于最优潮流计算考虑电压偏差、无功调节量最小、动态无功储备满足故障后要求等多目标约束获取无功补偿设备的最佳设定值。最后,本文通过甘肃电网某实际风电场验证了该方法的有效性。