基于永磁直驱同步风电机组的分频海上风电系统控制策略

海上风电经分频输电线路传输的研究近年来引起国内外的关注。由去除机端换流器的多台基于永磁直驱同步发电机(PMSG)的风电机组、海底电缆和交交变频器组成的分频海上风电系统,可通过线路末端的交交变频器控制PMSG的转速捕获风能,可节省初始投资和运行维护费用。考虑变压器和输电线路的影响后,推导出分频海上风电系统的准稳态模型,基于转子平均磁链定向给出多机矢量控制器的设计原理;从曲线拟合的角度,给出多机组运行频率的求解方法;以4台PMSG为例,搭建了分频海上风电系统仿真模型。结果表明采用多机矢量控制方法,在不同风速条件下,风电机组的转速均能够跟随指令值,并实现风能的最优捕获。     

考虑风电极限场景的输电网鲁棒扩展规划

随着风电并网渗透率的快速增长,系统的随机性和波动性显著增强。针对大规模风电并网给输电网规划带来的影响,文中以线路投资成本与运行成本之和最小为优化目标,构建了考虑风电接入的输电网扩展规划模型,并引入辅助松弛变量将模型转化为线性混合整数规划问题。在此基础上,提出了风电极限场景的物理概念,并构建了基于风电极限场景的两阶段输电网鲁棒规划方法,第一阶段为在线路投资扩展约束下决策输电线路的投建状态,以保证第二阶段的运行调节变量可以适应风电的随机波动。针对鲁棒规划模型的特点,采用基于Benders分解的两阶段算法进行求解以获得最优鲁棒规划方案。最后,通过Garver 6系统与IEEE RTS 79系统进行算例分析,验证了所提模型的有效性与可行性。     

多端风电汇集电网输电线路的功率极限研究

针对多端风电汇集区域电网,由于系统节点电压与多条输电线路潮流有关,仅依靠P—V曲线法不能求解多端风电汇集电网的线路功率极限问题,提出了1种基于K—V曲线的多端风电汇集电网稳态分析方法,利用支路功率的比值与系统节点电压的关系,求解输电线路的功率极限。     

基于异地输送的可再生能源消纳成本仿真分析

通过跨区输送实现可再生能源的异地消纳是促进我国可再生能源规模化利用的重要途径,亟需从经济视角开展风电异地输送消纳的成本模拟仿真研究。构建了三阶段模型,在两区域电力系统下进行输电线路投资、发电投资和电力市场模拟分析,研究可再生能源及跨区输电投资的跨区合作对降低成本的贡献。仿真结果表明,两区域在跨区可再生能源开发与输电线路投资2个方面同时合作能够显著降低可再生能源消纳成本。     

考虑设备动态过载能力的风电送出通道紧急过载运行策略

大规模风电集中并网时,送出通道发生N-1故障,可能会导致输电线路和升压变压器过载,而现有的过负荷保护和稳定控制策略无法适应这种短时潮流过载,需要切除大量风电机组,不利于风电消纳。论文分析了电力设备安全过载能力的关键参数及安全边界,确定了送出线路和变压器的长时过载区域与短时过载区域。依据设备的安全过载能力,提出了适应风电场集群并网的输电通道紧急过载运行策略,包括基于长时过载区域的重载告警和基于短时过载区域的风电切机与设备温升越限跳闸。测试结果表明,所提紧急过载运行策略具有可行性,能够充分挖掘输电通道的过载能力,在保障输电通道安全运行的前提下,提高风电外送能力。     

计及风速与线路故障率周期时变特性的风电并网系统可靠性评估

目前在风电并网系统长期可靠性评估中,风速多采用威布尔概率分布模型,输电线路故障率多采用年均值故障率,其评估结果无法反映系统可靠性随时间的变化情况。提出了综合考虑风速和输电线路故障率周期时变特性对电网的影响进行可靠性评估。在风电场出力方面,建立了风速的时间周期时变模型,并根据风机输出功率与风速的函数关系进一步建立了风电场的出力模型;在输电线路故障率方面,通过统计气象引起的输电线路故障次数计算历史同期各月故障率,用曲线拟合模拟其变化规律,建立了输电线路故障率周期时变模型。基于上述两种模型,用蒙特卡洛模拟法,对风电并网系统的时变可靠性进行评估,最后用算例进行了验证,评估结果可为电网中长期调度、运维及检修决策等提供参考。     

计及线路电热耦合的新能源接入通道全寿命经济性评估

以大规模风电远距离传输并网为研究背景,考虑环境因素对新能源传输通道载流规律及其机械性能劣化影响的同步作用,将电热协调理论与线路老化失效模型有机结合。首先,提出了基于电热耦合和全寿命周期成本的新能源承载线路最大允许温度评估模型,为电网的新能源消纳能力及其运行绩效提供评价依据。模型依据多种最大允许温度设定方案,连续化处理环境变量值,基于架空导线热惯性方程模拟线路全年电气和物理状态参量的变化。然后,统计各温度区间的持续时间并依据输电线路老化失效模型预估线路全寿命周期性能演化。基于故障率模型计算线路全寿命周期成本,在单位风电接入收益固定的前提条件下建立输电线路投资年平均利润与线路最大允许温度的函数解析表达,从而实现年平均利润最大化目标。最后,通过实际场景算例分析验证所提模型的有效性,及其对提高系统运行经济性和安全性的作用。     

输电线路投资参数分析及估算模型研究

通过输电线路投资的形成路径分析，建立了基于功能环境层、技术方案层、投资参数层、投资结构层的投资参数系统；通过输电线路投资的有效分解和和技术特征分析，识别出影响投资的关键参数；通过样本提取和参数计算，得出能够直观反映输电线路投资与关键参数数量关系的估算模型，实现了确知少数关键参数即能对输电线路投资进行预测的目的，为输电线路投资的快速合理预测提供了一种新的便捷工具。     

考虑环境成本的输电投资经济激励分析

探讨了考虑环境成本的输电投资经济激励问题.给出输电投资经济激励的内涵,基于巴西的1种输电线路投资规划最优模型,给出了输电投资经济激励下的线路规划模型,并将发电企业的外部环境成本函数引入模型.此方法适用商业输电投资模式,为投资者提供了决策参考依据.     

特高压直流风电火电联合外送电源规模优化方法

特高压直流（UHVDC）风火联合外送可实现西部、北部风电跨区远距离输送,扩大风电消纳范围。提出了优化特高压直流风火打捆外送配套电源规模的研究方法,首先研究了UHVDC输送火电、风电的技术性约束,包括UHVDC输电运行方式,以及对风电、火电配套规模的影响,提出了配套电源的研究原则及思路;其次,建立了特高压直流风电、火电联合外送配套电源规模的优化方法;最后,以酒泉-湖南±800 kV特高压直流输电工程为例,给出了酒泉-湖南特高压直流风电、火电配套规模,验证了方法的科学性。提出的研究方法对扩大我国北部风电消纳范围,提高特高压直流通道输送效率具有重要意义。