变速恒频双馈型风电机组在风电场调度控制中的应用研究

本文针对变速恒频双馈型(DFIG)风电机组,建立了基于双馈风电机组自身运行特性的简化模型。在此模型的基础上对双馈异步风电机组有功功率和无功功率的调控能力进行了研究,构建了面向电力系统的动态功率控制方案,充分发挥双馈异步风电机组的灵活调控能力。     

基于功率轨迹预设的双馈风电机组虚拟惯量控制策略

传统虚拟惯量控制的双馈风力发电机组参数设置不当将面临风机失速的风险,且风机有功出力的瞬时下降可能引起频率的二次跌落。为此,提出一种改进虚拟惯量控制策略,基于系统频率最低点产生时刻,设定频率有功出力维持时间,减小不必要的转子动能释放;转速恢复期间有功出力随时间缓慢减少至风机最大功率跟踪点,减小频率二次跌落。最后,基于EMTP-RV仿真平台搭建高比例风电联网调频电力系统,验证了在不同变风速场景下改进方法的有效性和优越性。     

双馈风电场有功频率分层控制

风电场有功频率控制是风电场接入电网运行的关键技术。在分析双馈风力发电机组减载运行控制策略及超速法下双馈风力发电机组的减载运行调节能力的基础上,提出了提高双馈风电场的有功调节能力及接入电网后系统频率稳定性的有功频率分层控制策略。该策略根据不同风速区风电机组的减载运行调节能力差异,设计了风电场层分配策略及风电机组层控制策略,在满足有功控制要求的前提下,尽可能提高风电场对电力系统暂态频率稳定的支持。仿真结果表明,该控制策略在系统稳定运行时尽可能存储转子动能,当出现功率扰动后,能够通过快速释放转子存储的动能响应系统频率变化,从而提高了双馈风电场接入电网后的系统频率稳定性。     

考虑风机分组的风储联合辅助调频双目标预测优化方法

大规模风电场中各区域风速的不一致性,使得传统风机参与电网调频研究时的风速统一化处理并不符合现实需求,也使得电网负荷频率控制更趋复杂。研究了风电机组的调频能力与风速的关系,并分析了不同风速下,风机通过虚拟惯量控制参与电网调频的特性;针对不同风速的风电机组参与电网调频能力的不一致性,分析了利用储能辅助风电机组,以获得更优调频效果的可行性;考虑到储能电池充放电深度与循环使用寿命之间的关系,以频率偏差最小和储能出力最小为目标进行风储联合辅助调频方法的设计,一方面保证良好的调频效果,另一方面最小化储能的充放电深度以提高其循环使用寿命。仿真分析验证了所提方法的可行性与有效性。     

基于虚拟同步机的改进双馈风电机组控制策略研究

针对双馈风电机组并网导致风机转速与电网频率相解耦,不及时响应电网频率变化的问题,提出一种基于虚拟定子电压定向的新型双馈风机控制策略。通过改进双馈风机变流器的控制,在风力发电机与电网之间建立起一套虚拟功角,增加了原系统所没有的惯性和阻尼。在稳态时可保障风机运行于最大功率点,当系统发生频率扰动时,可动态地调节风力机组的输出,以响应电网频率的变化。最后,在PSCAD/EMTDC平台上搭建了1.5 MW双馈风机的暂态模型,验证了所提控制策略的有效性。     

同步耦合双馈风机的虚拟惯量优化控制技术

双馈风电机组在同步并网时虚拟出的可控惯性将显著影响电网的动态特性,仍须通过优化控制减少其附加运行风险,充分发挥其控制潜力。该文首先建立引入虚拟同步控制后的双馈风电机组的动态模型,并分析双馈风机与同步发电机之间建立的虚拟同步耦合关系。在此基础上,构建双馈风机同步并网系统的能量函数,基于同步并网耦合关系提出双馈风电机组的变惯量优化控制策略,并借助控制参数对系统稳定性的影响分析,设置虚拟惯量参数范围。最后,搭建双馈风机同步并网系统进行仿真验证,双馈风机的虚拟惯量需要在合理范围内通过变惯量优化才能为并网系统提供可靠的动态稳定支撑。     

双馈风电机的虚拟惯性控制优化策略

电力系统在面对不同扰动时,双馈风力电机采用传统虚拟惯性控制不能充分利用转子动能参与调频,提出一种改进的虚拟惯性控制策略。对现有的风机传统虚拟惯性控制方法中的控制增益进行改进,即将控制增益与频率偏差建立耦合关系,使双馈风力电机根据系统频率偏差实时调整调频增发功率,减缓频率跌落速度,提高频率最低点。基于EMTP-RV仿真平台搭建含高比例风电渗透率的电力系统模型,验证改进方法的有效性。仿真结果表明,提出的改进虚拟惯性控制方法在不同扰动下均可大幅改善频率稳定性,且随扰动增大,改善效果越明显。     

全功率变频风力发电机组惯性响应控制

针对频率波动时全功率变频风电机组不能对电网提供频率支撑的问题,文章将虚拟惯性调节和下垂调节相结合,利用全功率变频风电机组的惯性控制技术参与电网调频,将风机有功出力设定在低于最大功率追踪,使其有足够空间进行有功调节,以及惯性环节结束后发电机转子转速快速恢复。仿真结果证明了文章控制策略的有效性。     

考虑风电频率响应的电力系统低频减载控制策略研究北大核心CSCD

大规模风电机组参与调频会对电力系统的频率稳定产生较大影响。传统低频减载控制策略的研究尚未考虑风电机组频率响应的影响,可能导致低频减载控制策略与传统火电、风电调频资源配置不合理。为此,文章提出一种考虑风电频率响应的电力系统低频减载控制策略。首先,基于风电虚拟惯性和一次调频控制模型,建立考虑风电参与调频的电力系统频率响应简化模型;其次,分析风电参与频率响应的有功响应特性对系统不平衡功率量的影响,进而精细化估算用于指导低频减载的不平衡功率量;最后,利用MATLAB/Simulink仿真平台对所提电力系统低频减载控制策略进行了仿真验证。     

基于改进SFR模型的含风电虚拟惯性/一次调频电力系统频率响应特性

文章利用等效虚拟惯性时间常数定量表征风电场惯性响应,采用传递函数模型描述风电场一次调频响应,结合再热式火电机组和水电机组的原动机-调速器模型,针对含多个风电场/火电机组/水电机组的电力系统提出了改进SFR解析计算等值模型,用于分析计算含风电虚拟惯性响应和一次调频的电网频率响应特性。仿真结果表明,改进SFR模型能更真实地反映含风电惯性/一次调频响应作用的电力系统频率特性,为客观评估高风电渗透率下的电力系统频率稳定运行状态提供了理论基础。