多时空尺度协调的风电集群有功分层预测控制方法

大规模风电集群内风电场数量众多,分布范围广,提高风电集群有功控制能力十分关键。为此,该文基于模型预测控制理论,提出一种考虑多时空尺度协调的风电集群有功分层预测控制方法。该方法将风电集群在空间尺度上分为三层控制层,将超短期风电功率预测值在时间尺度上逐层细化,并对各层滚动优化环节进行了优化建模。其中,在预测模型环节采用物理方法和统计方法结合的组合预测模型,在反馈校正环节采用基于误差波动性分析的方法。在区域层内以功率变化趋势与风电场运行状态为信息进行动态分群,在单场层内考虑风电集群送出通道利用率与自动发电控制机组下旋转备用空间以促进风电消纳。仿真分析中通过与常用有功分配方法对比,结果表明文中所提方法在保证系统安全运行和满足集群计划的同时,能够提高风电消纳能力,合理利用风能资源和分配集群内风电功率。     

大型风电基地连锁故障在线预警系统研究与开发

针对大规模风电连锁脱网事故频发,研究并开发了大型风电基地连锁故障在线预警系统。首先分析风电连锁故障的事故特征,确定建立风电连锁故障在线预警系统的关键环节,完善风机模型、建立风机保护模型和无功补偿模型。然后基于在线动态安全评估技术,提出了适合于大型风电基地的连锁故障在线安全预警的方案和基本结构,包括在线数据整合与预想故障集,风电场连锁脱网事故搜索方法,连锁故障严重性评估方法和连锁故障在线预警并行计算方案。研发的系统在电网中进行了实际应用,验证了所提方法的合理性和有效性。     

风电机组脱网的风险评估(英文)

随着风电机组大规模并网,风电对电力系统的影响逐渐显现。我国多次发生风电机组连锁脱网事故,影响了电力系统的运行。为了预警风电机组脱网,保证电力系统的安全运行,提出风电机组脱网的风险评估模型。由于故障组合数量爆炸,不可能在线分析所有的可能故障。因此,建立风电机组脱网指标,来衡量发生故障时风电机组的脱网概率。该指标不但考虑电力系统故障,同时也考虑了风电场内部故障。根据脱网指标和风电场到故障点的电气距离,对预想故障进行排序和筛选,生成有效预想故障子集;仅对有效故障集内的可能故障进行在线风险评估和风电机组脱网预警。该模型可以给出风电机组脱网容量。对某省电网在线数据仿真分析,验证了理论方法的正确性和预警模型有效性。     

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。     

大规模风电并网对电力系统的影响及应对措施

随着风电装机容量在电网中所占比重的不断增加,大规模风电并网对电网的影响也越来越严重.根据风电基地风电场实际运行数据,分析了大规模风电并网对电力系统的影响,包括风电场正常运行时的无功、谐波等问题,以及故障时对电网暂态电压稳定性的影响.根据风电场在运行中存在的问题,提出了提高风电机组低电压穿越能力,加强对风电场动态无功补偿装置运行管理等措施.     

风电集群有功功率控制及其策略

鉴于大规模风电并网的集中控制和精细化调度要求,文中基于区域有功功率分层调度思想,设计了风电调度中心站—风电集群控制主站—风电场控制执行站3层体系架构的风电集群有功功率控制系统,并给出风电集群控制主站和各场站间控制接口的设计方案。继而考虑风电场、分散接入风电机组的调节性能差异,针对运行实际需求提出一套面向集群控制主站的有功功率控制策略,实现风电场有功控制模式的在线决策和相应模式下的有功功率指令值的在线快速计算,并验证了控制策略的有效性。所建系统可实现风电集群内风电场、分散机组的统一调度与监控,并且在充分利用电网接纳风电能力的同时提高集群运行的经济性,有效解决目前风电分散控制导致的资源浪费、协调困难等问题。     

具有低电压穿越能力的集群接入风电场故障特性仿真研究

结合风电机组的结构和并网原理,对直驱风电机组提出了"卸荷电路+无功补偿"的低电压穿越改进控制方法,对双馈风电机组采用了DC-Chopper和SDBR(series dynamic braking resistor)代替Crowbar的低电压穿越改进控制方法。以PSCAD为平台分别构建了具备低电压穿越能力的直驱风电机组和双馈风电机组的并网仿真模型;结合风电并网技术规程,采用电压跌落器仿真验证了直驱、双馈风电机组在电网电压跌落下的低电压穿越能力。参照新疆达坂城实际风电场群接入系统方案,构建了包含具备低电压穿越能力的直驱、双馈风电机组的集群风电场仿真算例,研究了风电场送出线故障、集群风电场送出线电压跌落、系统线路电压跌落时风电场群故障穿越特性。仿真结果表明:集群接入风电场送出线电压跌落会影响相邻风电场及系统的电压和频率,故障结束后整个风电接入系统可以在风电接入技术规程要求的时间内恢复至稳态运行状态。研究成果有助于分析风电大规模集群接入系统的运行特性,提高电力系统对风电的接纳能力。     

大规模风电场的建模及其在内蒙古电网安全稳定运行的研究

以风力发电机组轴系为重点研究对象,从有名值方程出发,经推导得出以旋转元件角度和角速度为状态变量的风电机组双质量块标幺值动态仿真模型,明确了模型中各参数的定义、单位和计算方法,考虑了风力发电机组齿轮箱升速比和极对数的影响,并对传统模型存在的问题进行讨论。应用该模型对2009年大规模风电场接入内蒙古电网运行的静态和动态安全特性进行了全面分析,考虑了风电机组电压和频率保护特性,指出大规模风电场并入内蒙古电网运行时对网架结构、系统电压、无功补偿、暂态和动态稳定特性的影响以及控制要求,可用于指导大规模风电场在内蒙古电网的调度运行和规划设计。     

大规模风电场接入对内蒙古电网安全稳定的影响

以内蒙古电网2009年度运行方式计算数据为基础,根据内蒙古风电机组的实际情况,采用单馈异步恒速风机和双馈变速恒频2种风电机组模型进行仿真计算。对约4500MW风电机组投入电网运行的潮流电压和暂态稳定特性进行分析。根据分析结论,提出大规模风电场接入内蒙古电网对系统网架结构、无功补偿的要求,并对传统规划阶段的风电接入技术原则进行了探讨,其计算结论可用于指导大规模风电场在内蒙古电网的调度运行和规划设计。     

基于状态空间映射的模型不完备风电场调频能力在线评估方法EI北大核心CSCD

为了保证风电机组的转速安全,在风电场参与调频前,需要首先评估风电场的最大调频能力。由于风电场风机数量众多、动态特性复杂,传统基于模型分析评估风电场调频能力的方法难以实现解析求解,且验证依赖模型的完整度和精确性。提出一种数据驱动的风电场调频能力模型评估在线方法,通过利用状态空间映射将原本复杂的非线性模型转化为高维空间中的线性模型。该方法综合数据驱动和模型分析方法,可以直接利用风电场真实运行数据进行离线训练,训练数据无需覆盖调频极限场景,即可构建全局线性模型,从而在线精准评估风电场极限调频能力。算例结果证明,该文方法相对于传统风电场调频能力评估方法具有能够快速在线解析求解、不依赖模型精度、训练数据易获取的性能优势。     

一种实用的风电场等值方法研究

针对现有的大型风电场等值方法仅考虑风电场外部特性对等值模型的影响,忽略了风电场内部机组之间和风电场与并网近区系统之间的耦合关系,分析了风电场不同开机方式、不同单机出力功率对系统暂态稳定特性的影响,找到了描述风电并网对系统冲击最恶劣的风电场运行工况,提出基于该运行工况下的风电场简化等值方法,并以等值算例验证其有效性。     

基于PSAT的风电场接入电力系统时域仿真研究

电网规模日渐增大加之风力发电技术不断进步,风电场接入地区电力系统时,电网动态安全问题就越来越受到关注,其中时域仿真研究电力系统的动态特性是一个行之有效的方法。引入了一种以Matlab语言为基础编写的仿真软件PSAT,集绘图、分析以及计算为一体的电力系统分析软件包来研究电网动态安全问题。文中首先简要概述PSAT的功能及特点,然后结合1个典型风电场接入电网的模型进行时域仿真分析,说明了风电场接入电力网络时的网络模型、参数的设置以及仿真图形的绘制等问题。     

大型风电机组限功率运行特性分析及其优化调度

近年来大量风电场的并网给电网安全运行带来困难,为此电网调度部门对所辖风电场提出了严格的限发要求。变速风电机组需要从传统的最大风能利用运行模式向限功率运行模式转变,由于风力机功率特性具有强非线性,运行模式的改变对风电机组以及风电场的控制策略提出了更高的设计要求。提出了一种考虑风电机组限功率运行状态优化的风电场功率调度策略。首先,基于小扰动分析方法分析了限功率运行下风电机组非线性模型的稳定特性;然后,提出了一种限功率运行状态评价指标;接下来,建立了风电场功率调度多目标优化模型,并基于遗传算法设计了求解策略。最后,结合实际算例验证了所提调度策略的有效性。     

风力发电场最大注入功率的仿真研究

风力发电场并网运行会降低电网的稳定性和电能质量。因此,在建立风力发电场仿真模型的基础上,通过仿真软件对不同运行方式下系统电压、频率的波形分析,探讨了电网中风力发电场的最大注入功率问题,给出了分析这一问题的简单的思路和方法,得出结论：系统节点电压和频率随风力发电场注入功率的变化而波动,且频率的波动更易超出系统稳定的约束界限;电力系统计算机辅助设计（PSCAD）仿真模型能较好地模拟网络各种动态过程,比应用MATLAB等仿真软件更接近于真实系统,适用于风力发电场具体问题的研究。     

大容量风电场接入后电网电压稳定性的计算分析与控制策略

由于风电场容量较大,并位于电网末端,可能会对电网的电压稳定性产生较大的影响。为保证风电场投入后的安全,按大干扰下风功率的转换特性及异步发电机的运行特性建立了风电场与相关电网的数学模型,计算了风电场与相关电网发生短路故障后的电压稳定性。通过数值仿真计算,揭示了风电场接入导致电网电压稳定性被破坏的机理,指出机组转速是影响风力机和异步发电机这两个能量转换器工作特性的关键参数,控制风电场内风机的速度增量是保持大容量风电场接入后电压稳定性的关键,靠近故障点的风电单元容量、故障点位置和故障持续时间是影响短路后电压稳定性的主要因素,并提出了大容量风电场接入后保证电网电压稳定性的策略与措施。     

大容量风电场接入电网的暂态稳定特性和调度对策研究

给出了异步风力发电机组的动态仿真数学模型和含风电场的电力系统暂态稳定分析方法，与国内大型电力系统分析软件相联接，实现了含风电场的电网动态稳定分析及其工程应用。结合风电场接入系统实例，分析了大容量风电场接入系统后电网的暂态稳定特性，提出了保证风电场和电网安全稳定运行的风电场安全容量的概念。探讨了通过控制负荷侧功率因数、采取动态无功补偿装置、加强网架结构、故障 后切除风电机组等措施改善电网暂态稳定水平、提高风电场安全容量的办法。通过计算风电场不同开启容量下最大可调出力及对应风速的关系，提出了风电场接入系统后的电网调度对策，采取该调度策略，可以提高风电场的接入系统容量。     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

电池储能系统用于改善并网风电场电能质量和稳定性的研究

建立了基于等效电路的电池储能系统和基于异步发电机风力发电系统的整体动态数学模型,设计了相应的控制策略,并以随机风和电网大扰动为例,采用电池储能系统对并网风电场的电能质量和稳定性问题进行仿真。结果表明采用该控制策略的电池储能系统可很好地改善并网风电场的电能质量和稳定性。     

基于扩展状态空间分割法的含风电场电力系统运行备用风险评估

风功率的随机波动特性要求电网合理安排运行备用容量。评估大规模风电接入后电力系统的运行备用风险成为合理安排电网运行备用需要解决的首要问题。提出了一种基于扩展状态空间分割法的含风电场的电力系统运行备用评估方法。该方法可以处理风机多状态模型,同时考虑了风机自身的随机停运和风速预测的不确定性,将全状态空间划分为2个区域,分别采用枚举法和模拟法对2个子空间的系统状态进行选择,从而实现快速精确的风险评估。对我国某实际区域电网的计算分析验证了该算法的正确性和有效性。