一种风场主动支撑电网的智能自适应控制方法

风电的不确定性和高渗透率,导致电网调度控制难和电网惯量下降等问题,为此提出了基于混合储能的功率分配系数自适应控制策略和基于T-S模糊神经网络的调频功率自适应控制策略。首先,对风场混合储能系统健康状态进行评估;其次,功率分配系数自适应控制器根据各组混合储能系统健康状态系数对风场所有风机输出总功率和调度功率之间的差值进行分配,实现电网调度功率跟踪;最后,调频功率自适应控制器根据电网频率偏差和各组混合储能系统健康状态控制各组混合储能系统为电网提供频率支撑。仿真分析表明,所提出的功率分配系数自适应控制策略能有效分配功率差,减小电网调度控制难度;调频功率自适应控制策略能有效增加电网惯量,为电网提供频率支撑。     

储能-火电联合一次调频的双层控制策略

针对储能系统参与一次调频造成储能电池寿命损耗的问题,提出一种储能-火电联合一次调频的双层控制策略,通过改进鲸鱼算法对单位调节功率和分配系数进行寻优,在减少储能寿命损耗的同时提高调频效果,最后搭建储能火电一次调频仿真模型。仿真结果表明：在连续负荷扰动工况下,本文提出策略的储能寿命损耗比固定下垂控制和变系数下垂控制分别减少61.1%和32.8%,频率偏差均方根分别比固定下垂控制、变系数下垂控制和无储能减少40%,100%和150%。     

含风电场的交直流互联电网协作式分布式模型预测控制

针对风电场输出功率的强波动性对交直流互联电网调频的影响,提出了基于协作式分布式模型预测控制的交直流互联电网调频控制方法,以提高风电经交直流通道外送互联系统的频率稳定性,克服集中式模型控制方法扩展性差的缺点,该控制策略具有全局最优解。文章建立了含风电场的交直流互联电网调频控制模型,构建了基于协作式分布式模型预测控制的含风电场交直流互联电网的经济性调频控制策略。以3区域交直流互联电网调频控制模型进行仿真,结果表明,文章所提出的协作式分布式模型预测控制方法,能够有效地改善风电场输出功率随机波动的频率稳定性,使系统频率及区域间交换功率在较小的范围内变化,其控制效果明显优于传统的分布式模型预测控制和分散式模型预测控制。     

含变速恒频风电场的电网频率协调控制策略

为了深入挖掘变速风电机组的调频潜力,提出变速恒频风电机组以改进的超速与变桨协调控制为基础,并配合常规机组进行调频控制的协调控制策略。通过超速与变桨协调控制,变速恒频风电机组减载运行使风电场留有一定的备用功率,可以保证电网在负荷波动时的功率平衡和频率稳定。仿真分析表明,协调控制策略可以有效地发挥风电机组的有功发出能力,并提升电网的频率稳定性。     

双时间尺度下风电主导的微电网频率控制方法

文章提出了利用风电输出特征对微电网进行频率控制的方法.该方法首先对电网一、二次调频的双时间尺度特征进行了阐述,分析了风机虚拟惯性与桨距角调整两种输出控制方法,并讨论了此两种方式在时间尺度上与电网一、二次调频的对应关系.在此基础上,设计了风机虚拟惯性参与系统一次调频,桨距角调整参与二次调频的混合频率控制方法.最后以风、光...     

考虑调频可靠性的风储系统多目标优化策略

针对风电强不确定性导致的电力系统频率不稳定问题,提出了考虑调频可靠性的风储系统多目标优化策略,以风电功率预测数据为基础,利用风储系统对电力系统提供频率支撑,保证电力系统频率稳定。该策略包含补偿和调频两个步骤,首先提出基于储能系统的风电预测误差补偿策略,并将风电预测误差补偿至10%以内,同时为风电场预留20%的调频容量。其次,考虑系统调频经济性,提出基于模型预测控制的风储系统参与电力系统频率控制策略,采用风电备用和储能系统进行调频。最后,将上述策略作为约束条件,采用多目标哈里斯鹰算法求解满足上述双目标的储能容量用以验证策略的有效性。仿真结果表明：本文所提调频策略能够在保障调频可靠性的基础上,降低电网频率波动,满足风电系统和电网的高效、安全运行。     

适应电网侧AGC不同控制模式的光伏发电参与电网频率调节

大规模光伏发电并网致使电力系统面临惯量减小与调频能力不足。文章在备用一定有功功率的基础上,提出有功功率-频率下垂控制策略,通过修正逆变器的原有控制结构,实现光伏发电主动参与电网频率一次调节。考虑一次频率调节偏移与越界等问题,提出自适应电网侧AGC不同控制模式(定频率控制模式、定联络线功率控制模式以及联络线功率频率偏差控制模式)的二次频率调节控制策略,进而实现频率的无差调节。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真平台验证了控制策略的有效性与可行性。     

限电情况下风电场内机组最优组合方案研究

近年来,由于风电渗透率持续增加而电网消纳能力有限,造成风机产能过剩,"弃风"现象开始凸显。为保证电力系统的稳定运行,要求风电场主动参与系统调频,根据电网调度部门指令控制其功率输出。将风速预测信息与尾流效应模型结合起来,预测场内每台机组的最大出力。在此基础上,以提高风电场效益为目标,建立了限电情况下风电场内机组组合问题的数学模型,并利用改进的粒子群算法进行优化研究,得到限电情况下风电场内机组最优组合方案。最后通过实际算例进行仿真分析,验证了所提出方法的可行性和优越性。     

变速风力发电机组调频控制策略研究

根据变速风力发电机组的运行特点,提出一种调频备用功率控制策略。在正常情况下,调整机组最优功率-转速曲线,使机组运行在次优功率捕获曲线上,减少一部分有功输出,留作调频备用功率;当系统频率变化时,通过调节桨距角和机组有功功率参考值,改变风电机组有功输出,参与系统频率调整。通过一个具体仿真算例分析了风电机组增加惯性响应控制、一次调频控制与备用功率控制等多种控制环节对系统频率的调节作用,并研究了当频率突变时有无AGC控制对风电机组调节特性的影响。     

10 kW/20 kWh锂电池储能协同风电一次调频备用的实验验证

将风电机组的比例弃风电量作为一次调频备用基本单元,基于电网的15 min一次调频备用持续输出要求,提出储能系统最大值配置法协同风电场作为风电一次调频备用补充,采用10 k W/20 k Wh锂电池储能系统对锂电池参与电力系统一次调频能力进行实验验证,结果表明锂电池储能系统能快速精确跟踪调频调度指令,具备协同风电参与电力系统一次调频的能力。     

风机并网对电能质量影响因子研究

为了给电网控制策略提供可靠的参考依据,对电网在接入风机后电能质量的变化进行了详尽的分析。风机作为电源同时也作为非线性负载接入配电网中使得电能质量的分析更加复杂。首先对国标中着重介绍的稳态电能质量：电压偏差,三相不平衡度,谐波以及电压波动进行理论介绍,然后在Matlab／Simulink上建立了配电系统与风机并网的模型,得到风机对电能质量不同方面的影响程度,最后采用先进电力电子设备为平稳电压电流输出提供一定的方法,并进行验证。研究结果表明,电力谐波和电压波动闪变是风机对电网的最主要的影响因素。     

Flicker study on variable speed wind turbines with doubly fed induction generators

Grid connected wind turbines may produce flicker during continuous operation. This paper presents a simulation model of a MW-level variable speed wind turbine with a doubly fed induction generator developed in the simulation tool of PSCAD/EMTDC. Flicker emission of variable speed wind turbines with doubly fed induction generators is investigated during continuous operation, and the dependence of flicker emission on mean wind speed, wind turbulence intensity, short circuit capacity of grid and grid impedance angle are analyzed. A comparison is done with the fixed speed wind turbine, which leads to a conclusion that the factors mentioned above have different influences on flicker emission compared with that in the case of the fixed speed wind turbine. Flicker mitigation is realized by output reactive power control of the variable speed wind turbine with doubly fed induction generator. Simulation results show the wind turbine output reactive power control provides an effective means for flicker mitigation regardless of mean wind speed, turbulence intensity and short circuit capacity ratio.     

Modelling and control of variable speed wind turbines for power system studies

Modern wind turbines are predominantly variable speed wind turbines with power electronic interface. Emphasis in this paper is therefore on the modelling and control issues of these wind turbine concepts and especially on their impact on the power system. The models and control are developed and implemented in the power system simulation tool DIgSILENT. Important issues like the fault ride‐through and grid support capabilities of these wind turbine concepts are addressed. The paper reveals that advanced control of variable speed wind turbines can improve power system stability. Finally, it will be shown in the paper that wind parks consisting of variable speed wind turbines can help nearby connected fixed speed wind turbines to ride‐through grid faults. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

海上风电场功率提升和疲劳平衡综合优化控制

针对海上风电场,综合功率提升和疲劳平衡分配的优化目标,提出一种以天为优化周期的优化策略。在电网高负荷时段,基于Jensen尾流模型,以轴向诱导因子为优化变量,风电场整场功率最大为目标,运用随机粒子群算法进行风功率利用提升优化控制;在电网低负荷时段,基于风电机组综合疲劳系数计算方法,以机组轴向诱导因子为优化变量,应用尾流计算模型调整轴向诱导因子来满足电网限功率指令,以机组疲劳系数标准差最小为目标,采用粒子群算法寻优进行疲劳平衡优化。以某海上风电场进行算例分析,结果表明该优化策略在一天的优化周期内可较好地实现风电场功率提升和疲劳平衡的综合优化。     

基于风电机组无功裕度预测的风电场无功分层控制策略

针对风电电压波动的问题,文章基于风电机组无功裕度预测,提出了一种风电场无功分层控制策略.该策略首先以并网点电压偏差和线路有功损耗最小为目标,使用二次规划算法在线实时求解最优并网电压,进而求解风电场无功参考值;其次,采用EWT-LSSVM预测算法进行风电功率预测,并提出预测功率校正方法实时修正预测功率,精确求解风电机组的...     

基于PC测量仪器的风电机组电能质量测试系统

风电机组的电能质量测试不同于传统负荷的电能质量测试,需要排除电网特性和其他负荷的影响,并考虑不同风速对测试结果的影响．目前常规的电能质量测试仪器无法完成测试。风电机组电能质量测试系统选择高性能的PC测量仪器作为硬件采集平台．通过搭建虚拟电网排除电网结构及其他负荷产生的影响,采用适合风电机组的数字化闪变仪算法实现了风电机组的电能质量测试。测试系统通过对典型风电机组实际测试,证明测试系统完全能够满足风电机组电能质量测试标准IEC61400—21的要求。     

Power system frequency response from fixed speed and doubly fed induction generator‐based wind turbines

Throughout Europe there is an increasing trend of connecting high penetrations of wind turbines to the transmission networks. This has resulted in transmission system operators revising their grid code documents for the connection of large wind farms. These specifications require large MW capacity wind farms to have the ability to assist in some of the power system control services currently carried out by conventional synchronous generation. These services include voltage and frequency control. It is now recognized that much of this new wind generation plant will use either fixed speed induction generator (FSIG)‐ or doubly fed induction generator (DFIG)‐based wind turbines. The addition of a control loop to synthesize inertia in the DFIG wind turbine using the power electronic control system has been described. The possibility of deloading wind turbines for frequency response using blade pitch angle control is discussed. A pitch control scheme to provide frequency response from FSIG and DFIG wind turbines is also described. A case study of an FSIG wind turbine with frequency response capabilities is investigated. Copyright © 2004 John Wiley & Sons, Ltd.     

Flicker Mitigation by Active Power Control of Variable-Speed Wind Turbines With Full-Scale Back-to-Back Power Converters

Grid-connected wind turbines are fluctuating power sources that may produce flicker during continuous operation. This paper presents a simulation model of a megawatt-level variable-speed wind turbine with a full-scale back-to-back power converter developed in the simulation tool of PSCAD/EMTDC. Flicker emission of this system is investigated. Reactive power compensation is mostly adopted for flicker mitigation. However, the flicker mitigation technique shows its limits, when the grid impedance angle is low in some distribution networks. A new method of flicker mitigation by controlling active power is proposed. It smoothes the 3p active power oscillations from wind shear and tower shadow effects of the wind turbine by varying the dc-link voltage of the full-scale converter. Simulation results show that damping the 3p active power oscillation by using the flicker mitigation controller is an effective means for flicker mitigation of variable-speed wind turbines with full-scale back-to-back power converters during continuous operation.