大规模风电并网下抽水蓄能参与电网调频的模型预测控制策略

变速抽水蓄能机组在高比例风电并网的电力系统中具有深度参与频率调节的能力。针对短时风电功率波动引起电力系统频率扰动的问题，根据抽水蓄能机组不同的运行工况，提出抽水蓄能参与频率调节的模型预测控制策略。在发电运行时，利用风机的减载备用改善抽蓄机组因水锤效应引起的调频效果不佳的问题；在电动运行时，利用抽蓄机组快速响应的特点，有效平抑风电功率波动，提高风电机组的风能利用率。该策略在考虑抽蓄机组和风电机组各自约束条件的前提下，通过求解滚动时域内最优控制问题，协调各机组之间的有功出力分配，提高电网的调频性能。最后在Matlab/Simulink仿真平台对所提策略进行仿真验证，结果表明该策略能够有效改善抽水蓄能机组平抑风电功率波动时的调频效果。     

基于风速分段的DFIG机组综合调频控制研究

本文依据风电机组减载水平划分风速区间段,通过分析转子动能控制以及功率备用控制的调频适应性,设计了一种基于风速分段以及考虑调频适应性的综合调频方案,充分发挥转子动能的在频率暂态过程中的快速响应能力以及有功备用控制对系统有功支撑持久性,通过接入风机的改进3机9节点电网仿真验证该方案的有效性.     

基于双馈风机变桨与变速协调的频率控制

为了改善大规模风电并网给电网频率带来的不利影响,基于双馈风电机组的控制特性,结合转子动能与备用功率控制的特点,提出一种频率分段控制的备用功率与转子动能相协调的多层次、多周期、多环节的联合调频控制方法.电网频率发生偏移时,风机既能快速释放或吸收转子动能,又能调节桨距角,实现风电机组的频率控制.在电力系统仿真软件中搭建供电网络模型,并结合实际电网运行情况进行仿真,仿真结果表明,该方法使得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提供了可借鉴的依据.     

海上风电经VSC-HVDC并网改进频率控制策略

大量海上风电接入电网导致系统等效惯量降低,系统频率稳定将面临挑战.由于海上风电场与柔性直流输电系统(VSC-HVDC)具有潜在调频能力,针对海上风电经柔直并网系统提出一种改进协调频率控制策略.在海上风电机组与柔性直流输电系统采取虚拟惯量控制的基础上,对岸上换流站附加功率-电压辅助控制,弥补因风电机组虚拟惯量控制后降低的...     

风电与多端柔性直流输电系统自适应分频协调控制策略研究

针对风电接入多端柔性直流输电系统,为充分发挥风电参与系统调频能力,解决交直流并网故障引起的直流系统电压和交流电网频率波动问题,本文在现有下垂控制基础上提出了附加自适应分频控制策略。将直流电压偏差信号作为控制器输入信号,通过一阶低通滤波器将输入信号分为高频波动信号和低频波动信号,根据风电和直流输电系统各自调频能力的不同,将高频波动信号附加在风电机组转子侧换流器有功功率控制环,低频波动信号附加在直流有功功率控制外环,同时将电压源换流器（voltage source converter,VSC）实时功率裕度与直流电压变化量引入分频控制,实时调整低通滤波器的时间常数,动态调整功率输出,提高系统稳定性。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型,仿真验证所提控制策略的有效性。     

减小变速变桨型风电机组载荷的控制策略研究

在分析传统PID控制策略的基础上,提出了兆瓦级变速变桨型风电机组减载控制策略,考虑变增益和加滤波器控制,并基于风电机组专用软件BLADED的外接口,自主研发外部控制器,分析减载控制策略对整机性能、载荷的影响.结果证明,采用这种控制策略能有效地减小风轮上的载荷,使风电机组的运行更加平稳.     

低风速下风电机组的最优功率控制

利用风速分频原理,将风速分为稳态风速和动态风速。考虑低风速工况和高风速工况两种风速特性,分别提出了对发电机的转矩控制策略。当风力发电机运行在低风速工况条件下时,将模糊算法应用到风力发电机最大风能的捕获上,使风电机组的功率系数最大并保持恒定,从而实现了风力发电机在运行过程中最优功率控制的目标。通过MATLAB构建软件仿真平台,模拟仿真试验证明,在低风速工况条件下,该种模糊控制的方式是有效可行的。当风电机组运行在高于额定风速即高风速工况条件下时,对变桨动态控制器进行了设计,有效地解决了在风速测量时,调节桨距角惯性以及出现的滞后问题。     

考虑SOC均衡的储能电站一次调频协同控制方法

针对多个储能电站参与一次调频的稳定运行问题,提出一种考虑荷电状态（SOC）均衡需求的储能电站协同调频控制策略。首先,建立含多个储能电站的区域电网调频控制模型,并分析储能电站参与一次调频的基本控制规律。其次,根据系统调频动作区和死区内的净功率变化,对不同工作阶段区间调频功率与SOC均衡功率的互补耦合特性进行分析,论证储能SOC均衡控制与调频需求协同响应的可行性,在此基础上设计储能的协同调频控制策略,并给出关键控制参数的设计方法。本文方法在改善分布式储能电站调频效果的同时,减小了储能电站SOC越限风险,使得其频率支撑能力更加稳定。最后,搭建典型区域电网模型,结合不同频率波动工况进行仿真验证,结果表明所提控制策略可以有效改善频率质量,在不增加系统调频负担的前提下实现多个储能电站的荷电状态均衡。     

应用Stateflow技术的风电机组主控系统仿真

为了简化风电机组主控系统的仿真流程,通过对风电机组各运行状态下控制策略的理论分析,结合Simulink/Stateflow技术的仿真原理,建立了风电机组主控系统的仿真模型。该模型可以根据输入数据做出判断,输出相应的控制信号到Simulink中,实现了主控系统在不同状态对象间运行状态的转换。仿真结果表明:该模型可以根据给定的输入数据,输出与风电机组控制策略相一致的控制信号,验证了该仿真方法的有效性与合理性。     

660MW超临界火电机组建模与一次调频

为了反映、评估、改善当前国内超临界单元机组参与电网一次调频的能力,根据集总参数法建立了超临界火电机组不同工况下的数学模型。利用Simulink软件进行了随机频率偏差扰动下稳定工况以及变工况时机组参与电网一次调频能力的仿真实验,结果表明了模型的合理性及有效性,为优化改善超临界机组参与电网一次调频能力提供了平台,为实现负荷频率最优控制打下基础。     

基于GA-FC的双馈风机调频优化策略

双馈风机通过附加虚拟惯性控制和下垂控制参与电力系统调频,但固定的控制系数无法发挥风机实际调频潜力。针对这一问题,提出了一种将遗传算法和模糊控制（GA-FC）相结合的变系数风机调频优化控制策略。首先,为提高调频时功率支撑能力,分析了超速减载控制,对不同风速下减载率进行拟合;然后,参考其他文献虚拟惯性控制系数整定结果,对下垂控制系数进行整定,再通过GA-FC实现动态调整控制系数,实时挖掘风机实际调频能力;最后,在MATLAB/Simulink搭建仿真模型,对所提策略进行验证。结果表明所提策略能够有效提升系统频率支撑。     

风电-循环流化床-热电联产机组联合优化调度

并网发电机组整体的调峰调频能力影响着电网消纳风电负荷的能力,火电机组在一定时期内仍然是补偿风电的首选。但主流的普通煤粉锅炉机组,其调峰调频能力难以达到要求。对比发现,循环流化床机组调峰能力优良但调频能力差,而热电联产机组调峰能力差但调频能力优良。对此,将同一发电集团的风电场同循环流化床锅炉机组、热电联产机组组成一个联合调度体,并分析了不同调度模式下的整体收益,探究了循环流化床锅炉机组调峰能力对热电设备的替代效用。算例分析表明,在消纳风电量相同的条件下,所提模型经济性要高于热电设备消纳方案。     

自同步型直驱风电机组暂态稳定分析

随着大规模风电的接入,电网面临系统变弱及调频能力变差的问题.直驱风电机组采用自同步控制,在有效提升设备自身的小扰动稳定性和对电网的支撑能力的同时也带来了复杂的暂态稳定问题.为此,针对2种典型的控制结构（功率自同步和直流电压自同步）分别建立风机系统暂态模型,揭示机侧动态及直流电容动态对暂态特性的影响.针对功率自同步型风电机组,分析频率跌落下风机系统的同步失稳风险;结果表明,机侧动态会降低风机系统在电压跌落下的稳定裕度.针对直流电压自同步型风电机组,揭示暂态下直流电容动态导致的直流电压崩溃失稳风险.总结对比储能和风电机组的暂态特性差异,讨论直驱风电机组的暂态控制设计思路.基于Matlab/Simulink的时域仿真模型验证理论分析的正确性及控制的有效性.     

柔性直流与风电协同的受端系统频率调控方法

针对柔性直流输电联网的受端岛屿电力系统频率稳定性问题,提出了受端系统风电与柔性直流输电系统协同的频率调控方法.在分析双馈风电机组(DFIG)和柔性直流输电系统(VSC-HVDC)有功功率调控性能的基础上,设计了 DFIG和VSC-HVDC参与受端系统惯性响应与一次、二次调频的总体方案;通过风电场附加频率控制,利用超速减...     

一种分时段多目标火电机组实时调度策略及可再生能源消纳能力评估

在可再生能源大规模入网、调频调峰资源严重不足的背景下,兼顾火电机组灵活性及经济性,推动火电机组主动参与电网调峰调频,对最大化消纳可再生能源具有重要意义。提出一种分时段多目标火电机组实时调度策略,根据超短期预测数据,通过经济-消纳目标函数转换,修正火电机组下一时段出力曲线;提出消纳充裕度评价指标,综合评价所提控制策略效果。以西北地区某实际风火联合运行系统为仿真算例,评估其可再生能源消纳能力,验证了所提控制策略的有效性。     

风电与电动汽车协同并网调度环境及经济模型

建立了风电与电动汽车协同并网环境及经济优化调度模型.采用Weibull分布模拟风速进而得出风电出力,用蒙特卡罗模拟法模拟出定量电动汽车不同V2G模式下的充放电功率.调度风电与电动汽车协同入网,车主响应系统调度并满足与风电、负荷时空互补性,最大程度地消纳风电、减小负荷曲线的波动.以火电机组的运行成本和SO_2排放量最小化为目标,应用改进粒子群多目标优化算法求解模型,在Matlab环境下仿真分析比较电动汽车不同V2G模式和入网数量对机组优化结果的影响.     

基于最大功率追踪的双馈风力发电机直接转矩控制

根据风力涡轮机的工作原理及风电控制系统的特点,构建了以双馈感应电机为对象的变速恒频风力发电系统,为克服大风扰动对风电机组有功功率的影响,提出了采用融合最大功率追踪算法和直接转矩控制算法的控制策略,以提高功率控制的平稳性.以某风场1.5 MW双馈式风力发电机为参照,搭建机组的Matlab仿真模型,对不同风速扰动下的机组功率控制进行仿真,仿真结果验证了控制策略的可行性和有效性.     

考虑风电不确定性和有功无功联合调整的两阶段优化调度

基于风电不确定性以及网络中潮流的合理分布对机组出力均有影响的调度问题,文中建立含风电的两阶段优化调度模型。针对风电预测精度日内-实时逐步提高的特点,日内滚动阶段根据时间序列法预测风电出力数据,构造优化发电成本的初调度,确定机组基础出力;实时阶段为了进一步减小误差,通过蒙特卡洛场景生成和后向削减预测风电出力,考虑风电的不确定性;通过有功和无功功率联合调整的动态潮流,使各机组根据频率特性系数按比例分担有功功率不平衡量,根据节点区域控制策略调整无功功率不平衡量,修正机组基础出力,实现潮流的合理分布,建立优化网损和电压水平的调度模型,并通过粒子群算法对模型求解,最后以改进IEEE14节点为例,进行仿真验证。     

抽水蓄能电站无级调速机组控制策略

抽水蓄能电站具有调峰、填谷、事故备用等功能,具有启动灵活、反应快速等特点,是电力系统中的重要组成部分.相比传统抽水蓄能机组,无级调速机组可提高机组各工况下的运行效率,实现自启动和电制动,参与电网自动频率调节等在国外大量被采用,而国内的抽水蓄能电站目前尚没有无级调速机组.针对这一现状,根据抽水蓄能电站和无级调速机组的特点研究其数学模型和各种工况的控制策略,并依照国外某项目的参数进行仿真,通过仿真验证了所提出控制策略的正确性,为进一步的工程应用提供了理论依据.     

一种用于微网调频的风电与抽水蓄能综合控制方法

多源分布式能源的使用增加了微网负荷频率控制的不确定性,影响其安全运行,为此,提出一种用于微网调频的风电和抽水蓄能综合控制方法。首先,为了在微网发生负荷扰动时提供足额的功率支撑,设计风机限转矩控制,以快速提取转子动能响应一次调频;然后,针对限转矩控制导致的频率二次跌落问题,抽水蓄能提供辅助支撑以减少该问题对频率稳定的不利影响;最后,考虑风机输出和负荷扰动的非相关性,以及风电输出调整范围过窄的约束,设计抽水蓄能二次调频控制方法,利用其抽水工况和发电工况的实时切换消除风速和负荷不匹配时的稳态频率偏差。在MATLAB/Simulink上对所提方法进行仿真验证,结果表明,在不同风速和负荷扰动情况下,风电与抽水蓄能综合控制方法能够实现调频的完备性,并降低弃风率。