风电交直流通道互联电力系统暂态稳定线性变参数鲁棒反馈控制

针对交直流系统中影响暂态稳定电磁转矩和机械转矩平衡控制问题变参数特性,结合大规模风电功率的不确定性,提出了将直流通道功率控制与互联系统内机械功率作为控制目标的互联系统暂态稳定的线性变参数鲁棒反馈控制方法,以提高经交直流风电通道互联的系统的暂态稳定性。针对互联系统暂态过程的强非线性特性,建立了线性变参数模型;根据暂态过程系统出现的功率差额和风电出力不确定度,将系统暂态过程设计为变参数的线性化模型。对线性变参数模型设计H∞鲁棒输出反馈控制器及其在线求解算法。根据线性变参数设计点和鲁棒控制器,提出了互联系统暂态稳定控制策略拓扑及传递函数。应用交直流联络线互联形成的4个等值电网互联系统进行数字仿真,结果表明,文章所提出线性变参数鲁棒反馈控制模型,具有较好的响应特性和暂态稳定控制效果。     

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。     

多场景随机风速条件下的配电网风电机组选址定容

建立了风速多场景概率分布条件下的风电机组出力模型,在已有配电网系统中预置各节点风速参数以保证规划结果符合实际配电网风速情况。在此基础上,根据风电机组接入配电网对系统有功损耗和系统静态电压稳定性的改善情况,选取风电机组接入配电网的候选位置。以年综合费用最小为目标,利用遗传算法实现风电机组接入的位置和容量的优化配置。IEEE33节点配电系统仿真结果表明,文中提出的风电机组接入配电网规划模型使规划结果更贴近实际,并可有效提高风电机组接入配电网的经济效益和可靠性指标。     

基于VSG的风电机组虚拟惯量控制策略

针对永磁同步风电机组通过全功率变流器并网导致机组功率和电力系统频率解耦,机组不具备惯量响应特性的问题,综合考虑风轮、发电机、变流器特性构建"原动机-直流发电机-网侧变流器"的新型永磁同步风电系统控制模型,提出一种基于虚拟同步发电(VSG)的风电机组功率控制策略以实现机组惯量响应,提高机组电网频率支撑能力。网侧变流器基于VSG模拟传统同步发电机惯量响应特性,将系统频率变化转化为直流母线电压变化,机侧变流器利用机组风轮惯性通过发电机转矩控制实现直流母线电压的稳定。在PSCAD中基于1.5 MW永磁同步风电机组的仿真结果表明,基于VSG虚拟惯量控制策略能有效抑制电力系统频率变化,从而有效提高大规模风电场接入后系统的频率稳定性。     

基于变距系统的风电机组并网运行特性的研究

依据风电机组的变桨距控制原理和风电机组的运行特性,建立了转速环和功率环控制的风电机组变桨距控制系统,结合双馈风电机组各部分数学模型,在PSCAD/EMTDC中搭建了风电机组的并网仿真模型。对不同风速段湍流风况条件下的风电机组并网运行特性进行仿真,实现了不同运行阶段下风电机组运行特性的优化控制,并在此基础上分别仿真了阵风干扰和电网故障扰动下风电机组的动态运行特性。仿真结果分析表明,双环变桨距控制系统可以较好地优化风电机组的功率输出特性,在电网发生故障时桨距角的快速动作也可以有效地抑制故障暂态响应的进一步恶化,有利于电网的迅速恢复。     

基于VSG的永磁直驱风电机组惯量支撑控制策略

风电并网容量比重不断加大,减弱了系统的调频能力与惯量支撑能力,电网失稳日益严重。针对这些问题提出了基于虚拟同步机（VSG）的永磁直驱风电机组的控制方案。模仿同步机的功频控制特点,使系统具有惯量响应能力。风电机组经PWM变流器并网,在机侧变流器利用直流电压外环和电流内环控制,维持直流母线电压稳定,VSG从网侧变流器接入,通过设计有功频率和无功电压控制方案,对系统进行调频、调压。使用Matlab软件搭建模型,调整仿真参数,仿真结果表明,该控制方案使系统可以模拟同步发电机的惯量响应特性,能够有效地解决由于风速或者电网负荷改变引起的频率震荡问题。     

基于发电成本和疲劳均匀性的风电场有功功率控制策略研究

针对限功率工况下风电场机组有功分配问题,文章建立了机组发电成本模型和综合疲劳模型。采用改进的粒子群优化算法,在风电场各机组风功率预测信息的基础上,以风电机组疲劳均衡、单位发电成本最低为目标,以功率平衡、出力限制、开停机时间限制等为约束条件,研究限电情况下风电场内有功控制优化策略。最后,对比3种分配方案下风电场的有功总出力、发电成本和疲劳均匀性,分析限功率控制下风电场典型机组的有功出力特征,结果表明,同时考虑发电成本和疲劳均衡条件的优化策略在有效降低成本的基础上能够保证机组间的疲劳均衡,从而降低机组维修频率。     

基于PSCAD/EMTDC的直驱式风力发电接入系统建模与仿真

针对频率可变的多极直驱式同步风力发电机接入系统,该文在考虑风力机大转动惯量的情况下,采用电网电压矢量定向和双闭环控制技术,实现了基于背靠背VSC换流器的有功无功独立控制。研究了不依赖于风速测量的直驱式机组最大功率追踪策略,桨距角控制器设计以及变风速下风电机组对电网的无功支持问题。最后通过PSCAD/EMTDC搭建了该接入系统模型,阶跃和随机风速下的仿真结果验证了该模型的合理性及控制策略的有效性。     

基于模糊逻辑的双馈型风电机组最优功率控制

在分析风电系统特性的基础上,以追踪最大风能作为有功控制目标,提出应用模糊逻辑系统设定发电机最优转速策略,实现无风速测量下最佳叶尖速比运行.以保持发电机最低损耗作为无功控制目标,研究了双馈电机损耗特性,提出应用模糊逻辑系统设定最优无功策略,优化机组效率.讨论了控制系统间的协调方案并建立了完整的风电机组模型进行仿真.结果表明所提策略有效,尤其在机组特性摄动下仍然能够保证最优功率运行.     

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。     

基于最小网损的风电场无功优化分配策略

针对含双馈式风电机组的风电场接入系统维持接入点电压稳定性问题,通过分析通辽某风电场的实测数据,分析其无功补偿特点,提出了基于有功最小的无功优化分配策略;构建了以风力发电机、箱式变压器和集电线路有功损耗最小的无功优化分配目标函数,利用等微增率法对其求解;在考虑风电场有功损耗的前提下,充分利用双馈式风电机组无功调节能力,制定了该风电场无功分配方案。仿真结果表明该策略的可行性,对风电系统的经济运行具有一定的参考价值。     

基于抽水蓄能的新型电力系统惯量优化控制方法

针对大规模新能源接入下导致新型电力系统惯性水平较低的问题,为满足电网准确、安全、快速的调频需求,文章提出了一种含抽水蓄能的新型电力系统惯性增强分布式控制方法。首先,研究电力系统发生暂态情况下抽水蓄能的转动惯量调节能力以及机组响应能力,从水力系统方向出发分析抽水蓄能调频能力,得到抽水蓄能的有功-频率特性;然后,采用频率变化率分别量化频率惯性,提出一种具有约束变化率的新型电力系统惯量完全分布式优化控制方法,可以在提高电网惯性的同时解决控制系统一致性问题;最后,以改进的IEEE34节点电力系统进行算例仿真,仿真结果表明,抽水蓄能机组能够改善电网频率和电压特性,并验证了所提控制方法的有效性。     

大规模风电接入电网的稳定性分析

针对大规模风电接入电网将严重影响系统的稳态运行和动态特性的问题,结合风电特性,以潮流分析、暂态稳定为基础并考虑联络线潮流控制,探讨了大规模风电接入对电网运行的影响.以实际电网为例进行仿真计算,分析了风电接入后稳态运行状况的变化和风电并网对系统暂态动态特性的影响,研究了AGC控制在联络线功率控制中的应用.     

千万千瓦级风光并网系统电压无功研究

为了保证大规模风光电源接入条件下西北电网的运行安全,对河西千万千瓦级风光电源接入情况下的系统电压波动及其相应的无功调节进行了研究。针对新能源机组出力由零到最大出力变化时带来的系统电压波动,讨论了静止无功补偿器(static var compensator,SVC)的安装容量及装设位置,以抑制系统母线电压波动。针对受扰系统在故障切除后的恢复过程出现高电压引起的风电机组大规模脱网问题,改变系统动态无功补偿装置控制参数及新能源机组无功控制方式,探讨了动态无功补偿装置控制参数及新能源机组无功控制方式对新能源机组脱网的影响,并对系统的动态无功补偿装置的配置及机组无功控制方式提出合理建议。     

考虑尾流效应的风电场减载出力优化控制

在高风电渗透电力系统中,风电场参与系统调频普遍忽略了尾流效应对风电机组出力的影响。文章提出了一种考虑尾流效应的风电场减载出力优化控制方案。首先,采用改进Jensen尾流模型,给出了任意风向的尾流区域划分方法;其次,在满足系统调频需求的前提下,以风电场有功出力最大为目标,对风电场功率分配进行优化;然后,针对不同风速区间设置了相应的优化控制方案,并给出方案的具体实现方法;最后,以江苏某海上风电场为例进行算例仿真,算例结果表明,所提方案可有效地提高风电场整体出力。     

综合能源交直流混联外送系统暂态过电压分析与快速估算

针对大容量直流和高比例新能源集中接入的交直流送端系统中，由于故障扰动引起的暂态过电压难以快速准确计算导致系统安全稳定运行的问题，提出综合能源交直流混联外送系统暂态过电压分析与快速估算方法。首先，建立风火打捆的送端系统等效模型，考虑储能系统接入后的交直流综合能源的调节特性，对故障后的暂态过电压进行修正。分析故障扰动下风电机组的有功功率和无功功率动态变化特性，给出暂态过电压的计算流程。然后，分析暂态过电压时变参数辨识方法，提出交直流系统暂态过电压快速估计方法。最后，以某地交直流送端系统数据建立仿真模型，仿真结果验证了所提方法在交直流送端系统暂态过电压的计算精度和收敛速度方面具有优越性。     

大规模集中接入条件下风电涉网特性分析

结合当前新能源迅猛发展的现状,分析了双馈风力发电机组的基本原理,利用simulink模型仿真分析了大规模集中接入条件下风电运行特性及风险,并最终提出了"风机低电压穿越改造"、"开放风电机组无功调节能力"两相项关键措施。仿真结果表明,文中提出的技术措施可为大规模集中接入条件下,风电及电网的安全稳定运行供借鉴。     

基于改进粒子群算法含双馈风电机组 配网无功优化研究

针对风电机组并网后对配电网无功补偿产生的影响,从双馈风电机组自身的有功、无功输出特性出发,基于场景概率的方法计算风力机组出力情况,以网损最小为目标函数寻求优化求解方法。利用改进粒子群算法来实现系统接入双馈风电机组后的无功优化,在Matlab 2013b软件中构造IEEE33节点模型并利用该算法求解。结果表明,双馈风电机组在参与系统无功优化时具有良好的性能,验证了该改进算法的有效性     

基于转子动能控制的风电机组功率平滑控制结构及优化策略研究

采用转子动能控制方法对直驱永磁同步风力发电机组输出的有功功率进行功率平滑控制,并对控制效果进行优化。首先,分析转子动能控制造成功率损失的原因,并据此提出一种能够补偿功率损失的平滑指令,结合风电机组稳定性分析,得到风电机组采用功率平滑控制的条件,以此采用Matlab/Simulink进行仿真分析,验证所提控制策略的有效性。然后,利用模糊逻辑控制算法（FLC）进行优化控制,以提高风电机组输出有功功率平滑度和风能利用率,并改善由于功率指令切换造成的平滑度下降问题。最后,通过Matlab/Simulink进行仿真分析,对比不同参数下的优化效果,验证所提控制策略和优化方法的有效性。     

基于IMFO算法的光伏高占比电网UPFC参数优化模型

光伏高占比地区功率双向交换过程中系统存在暂态功角稳定及电压稳定问题,为得到电网在有功和无功动态波动下统一潮流控制器(Unified Power Flow Controller,UPFC)的最优参数,文章通过对飞蛾扑火(MothFlame Optimization,MFO)算法进行改进,提出光伏高占比电网UPFC控制参数优化模型。首先,针对光伏高占比条件下电力系统UPFC串联、并联功率控制方法,建立基于UPFC的系统阻尼优化控制模型;其次,建立基于系统阻尼和电压偏差最优控制的UPFC参数改进的飞蛾扑火优化算法(Improve Moth-Flame Optimization,IMFO)模型;最后,通过MATLAB与PSD-BPA联合仿真,以东北某光伏高占比电网实际运行数据为基础,建立光伏高占比电网UPFC参数IMFO优化仿真模型。仿真结果表明,基于IMFO算法优化得到的UPFC控制参数,可有效提高UPFC设备对系统阻尼震荡及暂态电压稳定的支撑能力,与传统的MFO相比具有更好的收敛性。