参与系统调频的风电机组控制策略研究综述

电力系统频率是衡量电力系统电能质量的重要指标,风电机组自身运行特性导致大规模风电并网对系统频率稳定产生极大威胁,风电参与系统调频将成为电力系统未来发展的必然趋势。由于风机本身不具备频率调整的能力,因此风电机组调频控制策略已成为目前风力发电技术的研究热点,为此,在双馈感应风电机组(double fed induction generator,DFIG)正常运行控制基础上,对其参与系统调频控制策略方面相关研究进行分析和综述,分析了减载(deloading,del)运行参与调频的必要性和最优减载法案,研究虚拟惯性控制、下垂控制、桨距角控制等控制方法及其相互辅助从而达到高效调频的协调控制策略,最后展望了需进一步重点研究的内容:储能技术参与风电场调频的协调控制,风电参与系统调频的经济性分析。     

高渗透率可再生能源微电网的风柴荷协调调频策略

微电网中包含的高渗透率风机、光伏及柴油机、负荷等元件使微电网调频困难。为充分利用风柴荷备用资源对微电网调频性能的改善作用,考虑微电网频率总体最优,提出了一种基于高渗透率可再生能源微电网的风柴荷协调调频策略。考虑风柴荷与微电网频率特性的相互作用,推导了含高渗透率风电的微电网频率特性,建立了风柴荷联合调频下微电网频率特性模型,对比分析了不同调频参数下的微电网频率特性。其中风机和柴油机始终优先参与调频,可控负荷仅在负荷突变量大于风柴备用容量时参与调频,同时可控负荷调频系数根据频率波动大小而改变,兼顾风柴调频备用与供电可靠性,使微电网既能充分利用风柴调频能力,又能减少可控负荷调频压力,保证了需求侧供电的可靠性。仿真结果表明,所提出的调频策略可有效改善高渗透率可再生能源微电网的频率稳定问题,并减轻可控负荷调频压力。     

双馈感应发电机准同期并网技术的研究

作为主流风力发电技术,双馈感应发电机具有变速恒频运行,优越的暂、稳态运行性能及相对较小的励磁容量等特点.随着风电机组单机容量的增大,其并网问题越来越受到人们的重视.结合双馈感应发电机并网运行的特点,模拟传统同步发电机准同期并网方法,对现有基于矢量控制的双馈感应风力发电机功率控制策略进行了适当修改.新方法在实现发电机组快速、安全并入电网的同时,简化了控制器的硬件和软件复杂性.为验证改进的准同期并网控制原理的正确性,建立了双馈感应风力发电系统MW级仿真模型及15 kW试验机组.仿真与试验研究验证了准同期并网技术的正确性和町行性,从而为该技术的工程实际运用奠定了相应的理论基础.     

大规模海上风电高电压穿越研究进展与展望

海上风电因其风速高、风力稳定、对环境影响小、发电量大等特点成为可再生能源的发展重心。因海上传输线路产生容性无功,风电场容易面临高电压穿越问题。梳理了当前国内外海上风电机组高电压穿越的发展历程,并以当前主流机型双馈风机系统为研究对象,从风机控制器控制策略、电压源换流器控制策略、增加补偿装置以及增加组合保护电路方面,对目前文献进行了分类和总结。通过对现有高电压穿越方法的综述,指出了大规模海上风电场高电压穿越存在的问题和进一步研究方向。     

双馈感应风电机组低电压穿越控制策略研究

提出一种基于撬棒理论并在低电压穿越阶段改变风电机组功率参考值以抑制转子过电流和直流母线过电压的双馈感应风力发电机(DFIG)的低电压穿越控制器设计方法。建立DFIG在同步旋转dq坐标系下的数学模型并进行功率解耦,确定撬棒电阻的阻值,最后利用MATLAB仿真软件搭建1.5MW的DFIG系统仿真模型。仿真结果表明,该控制器能抑制转子侧过电流及直流侧过电压,实现DFIG的低电压穿越。     

风电并网一次调频控制性能研究

为了使采用双馈式异步电机的风力发电并网系统具备参与电网一次调频的能力,需要对并网系统开展一次调频性能研究,采用下垂控制方案,解耦有功功率和无功功率,通过控制有功功率输出来动态响应频率波动.针对传统下垂控制在响应电网频率调节过程中,输出功率与参考功率偏差较大引起的控制系统过度调整问题,引入动态下垂系数作为原下垂控制系数负...     

风力发电机建模和风电并网研究现状

随着单机功率和风电场容量的增大,风电场对系统的影响也越来越明显,风电并网已成为重要课题。风力发电机的建模和仿真是研究风力发电的重要手段,本文对目前主流风力发电机模型的种类,建模平台的开发,模型验证的手段的研究现状做了介绍。     

适应于电网高风电渗透率下的双馈风电机组惯性控制方法

为解决风电渗透率增加带来的电网频率安全稳定问题,在揭示传统微分惯性控制方法缺点的基础上,提出了一种适应于高风电渗透率、大功率缺额条件下的双馈风电机组惯性控制方法,即模式转换法。通过设置系统频率微分、频率偏差逻辑判断条件启动惯性响应,设置转速限制判断条件闭锁惯性响应,实现风电机组在最大功率跟踪工作模式与惯性响应工作模式间自主转换。该方法设置恒定附加电磁转矩步长,惯性响应作用强度不随转速降低而减弱。当系统频率事故发生时,较微分惯性控制方法,模式转换法可使风电机组在稳定运行约束范围内更加有效地抑制系统频率跌落。仿真结果验证了模式转换法的有效性和优越性。     

基于电压无功协调控制策略的风电并网研究

随着风电在电力系统中渗透率的快速增长,风电并网问题受到越来越多的关注。大规模风电并网造成的电压稳定性问题,是制约风电并网容量的重要因素之一。对风电并网导致的电压稳定性问题进行分析,并采取优化的九区图控制策略(其中无功补偿装置采用的是STATCOM,升压站变压器为OLTC)对并网点进行电压控制,改善并网点的电压稳定性,提高电网接纳风电能力。利用PV曲线法,结合并网点的电压要求,以及风电场内部的风机保护系统,进行风电并网静态电压稳定性的研究;以故障极限切除时间为指标,进行风电并网暂态电压稳定性的研究。通过仿真和计算分析,验证了电压无功协调控制策略在改善并网点的电压稳定性,提高电网接纳风电容量方面的有效性。     

变速恒频双馈风力发电机并网控制策略仿真研究

根据变速恒频双馈风力发电机组的运行特点,将矢量变换控制技术应用于发电机并网控制。利用Maflab软件建立空载并网仿真模型,对并网前的空载运行、并网时的过渡过程进行了仿真研究。仿真结果表明,所采用的空载并网技术是变速恒频双馈风力发电机的一种较理想并网方式。     

双馈风力发电机空载并网控制

推导了基于定子磁链定向空载并网数学模型,设计了双馈风力发电机并网控制系统,以TMS320F2812为控制器进行了发电机定子电压幅值、频率、相位、相序的有效控制.通过实验样机的并网实验,证明双馈发电机能够在不同转速下顺利、平稳地实现并网,从而验证了控制方法的正确性.     

基于RT-LAB的风电并网混合仿真系统

本文设计了一个风电并网混合仿真的实验系统,该实验系统结合实际的风力发电物理设备,以及RT-LAB实时电力仿真平台,通过实际系统与数字仿真系统中并网点电压、电流的耦合,将实际风电系统嵌入到电力仿真系统中,完成了风电并网数/模混合仿真的研究。通过观测该实验系统中并网点电压、电流等参数的变化可以研究风力发电系统接入电网后整个电力系统的动态特性,以及两者之间的相互影响和相互作用。本文以双馈感应风力发电机组并网控制为例构建了混合仿真系统,通过实验验证了所设计方案的可行性与有效性。     

双馈发电机并网控制策略研究

探讨了双馈发电机并网过程运行原理，研究了基于定子磁链定向矢量控制技术的发电机并网控制策略，建立了双馈发电机并网过程的仿真模型，验证了双馈发电机并网控制策略的有效性与可行性。     

双馈风电机组参与电网一次调频的控制策略

由于现有风电机组不能响应电网频率的变化,不增加电力系统的转动惯量,大规模风电接入将对电网频率稳定性构成威胁。基于双馈风电机组的控制特性,提出一种实用化的风电参与电网调频的控制方法。采用分段控制的方式,要求风电机组在一定的频率范围内参与调频。基于转子动能控制原理,在电网频率上升到该范围时通过吸收部分转子动能减少风电机组的有功出力,实现风电机组的频率控制。最后在电力系统仿真软件中搭建风电调频控制的电网模型并以大规模地区实际电网为例进行仿真,研究风电参与电网调频的作用。仿真结果表明,风电机组对频率变化具有快速响应能力,可有效改善电网的频率特性,为双馈风电机组安全稳定并网运行提供了可借鉴的理论依据。     

双馈感应发电机空载并网的高阶滑模控制策略

围绕双馈感应发电机（DFIG）空载并网问题,将基于矢量控制的电网电压定向技术应用于双馈风力发电的并网发电上,提出一种基于电网电压定向的高阶滑模控制的空载并网控制策略。从分析DFIG的运行特性入手,研究了空载并网控制原理,基于DFIG的空载数学模型,提出了具有鲁棒性的高阶滑模空载并网控制器。对DFIG并网前后的整个过程进行了仿真研究,仿真结果表明,所提出的策略是一种较理想的空载并网方式。     

DFIG高电压穿越暂态特性分析及控制策略改进

针对双馈感应发电机(DFIG)高电压穿越问题,本文详细分析了DFIG在电网电压骤升至恢复期间的磁链变化.在此基础上,从转子侧和电网侧分析了电压突升故障期间DFIG的瞬态特性;提出将前馈补偿分量添加到转子侧换流器功率外环来改进转子侧换流器的控制策略;为了抑制直流母线电压波动,对网侧换流器进行控制策略改进.仿真结果表明,改进控制策略显著降低了转子电流和直流母线电压的冲击幅度,大大提高了DFIG的瞬态响应.