大容量风电场接入电网的暂态稳定特性和调度对策研究

给出了异步风力发电机组的动态仿真数学模型和含风电场的电力系统暂态稳定分析方法，与国内大型电力系统分析软件相联接，实现了含风电场的电网动态稳定分析及其工程应用。结合风电场接入系统实例，分析了大容量风电场接入系统后电网的暂态稳定特性，提出了保证风电场和电网安全稳定运行的风电场安全容量的概念。探讨了通过控制负荷侧功率因数、采取动态无功补偿装置、加强网架结构、故障 后切除风电机组等措施改善电网暂态稳定水平、提高风电场安全容量的办法。通过计算风电场不同开启容量下最大可调出力及对应风速的关系，提出了风电场接入系统后的电网调度对策，采取该调度策略，可以提高风电场的接入系统容量。     

风电场有功控制策略分析

大规模风电机组的快速接入会严重影响电网的安全稳定,在电网结构未改善前,风电场只有依靠科学的调度模式才能保障风电的稳定多发。分析风电受限原因,结合现有风电场运行技术要求和机组运行约束条件,着重阐述风电场的有功功率控制策略研究现状,并对风电场有功功率控制研究进行总结和展望,为电网实现对风力发电的自动控制和更大规模接入提供参考。     

大容量风电场对电力系统小干扰稳定和阻尼特性的影响

建立了异步风力发电机组的小干扰稳定数学模型,研究了风电场接入电网后电力系统的小干扰稳定分析方法并实现了其工程应用。通过对含有大容量高比例风力发电的实际电网的计算分析表明,风电场的运行状态对电网的低频振荡模式和振荡特性有一定影响。风电机组出力的变化,使网内常规机组的运行方式发生变化,从而导致一些局部振荡模式出现或消失。网内和网间各大机群间的振荡模式没有发生变化,但振荡特性发生变化,且增加了与风电场强相关的振荡模式,这些振荡模式一般具有较好的阻尼特性。     

双馈风机的动态稳定分析

本文探讨了双馈型风电场并网后对地区电网动态稳定性的影响。建立了风电机组的空气动力学模型、轴系模型及桨距角控制系统模型;并在此基础上推导了风电场接入后的地区电网动态稳定特征值分析的状态矩阵。对风电机组接入的广西电网动态稳定性的影响进行全面的仿真分析,仿真证明,通过调整风电场的接入位置,以及采用变速风电机组的稳定控制模型,这两种方式能够有效改善系统阻尼,增强系统动态稳定性。     

科技快讯

黑龙江省电力有限公司风电接入科研项目通过验收12月1日,黑龙江电力有限公司电力调度通信中心自主研发的《风电场接入黑龙江电网运行分析研究》项目通过验收。该项目着力解决黑龙江电网大容量风电机组接入系统的计算分析和安全稳定运行问题,为进一步提高黑龙江电网风电接纳能力提供科学依据。     

风电场集中接入对区域电网的影响分析

在电力系统仿真分析软件DIgSILENT/Power Factory中建立详细的风电机组和风电场模型;以某地区风电接入实际工程为例,分析大规模风电集中接入对电网运行的影响.通过对风电场接入后系统潮流计算分析.说明在多个风电场汇集后单点接入系统时应该注意的问题.如需要在风电场和电网侧均安装无功补偿装置等.通过研究风电场接人后对系统暂态稳定性的影响.说明风电场接入地区电网会对电网的稳定造成一定的影响,影响程度与电网强弱、风电机组暂态特性及故障形式等相关.     

SVC与桨距角控制改善异步机风电场暂态电压稳定性

研究了改善异步机风电场暂态电压稳定性的措施。基于普通异步机的恒速风电机组是目前世界上应用最为广泛的风电机组之一,由于其发出有功功率的同时吸收无功功率,会导致接入风电地区电网的电压稳定性降低。文中在DIgSILENT/PowerFactory中建立了静止无功补偿器（SVC）控制模型及风电机组桨距角控制模型,通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对异步机风电场与电网暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明,在接入风电地区电网发生三相短路的大扰动故障时,SVC能够有效地帮助恒速风电机组在故障后恢复电压,提高输出的电磁功率,桨距角控制能够有效地降低恒速风电机组的输入机械功率,以上2种措施能够避免风电机组机械与电磁功率不平衡引起的异步发电机超速及电压失稳;采用SVC及风电机组桨距角控制能够改善异步机风电场的暂态电压稳定性,确保风电机组连续运行及电网安全稳定。     

虚拟发电厂在大规模风电并网中的应用

风电的间歇性、远距离、大规模、难预测等特性使其接入电网对电力系统规划建设、生产运行、安全稳定造成重大影响。针对电力系统实时调度模式下大规模风电场并网调度难题,提出了虚拟发电厂的设想,通过把某区域的风力发电机组和常规水、火电机组及其他储能设备进行等效实现电网功率有效控制。以某千万kW风电基地为例,建立了虚拟发电厂数据模型并采用实际电网运行数据验证了方案的可行性。     

风电场接入黑龙江电网运行分析研究

1．该项目进行了风电机组建模、电网安全稳定控制策略、局部电网可接纳风能力等方面研究,解决了黑龙江电网大容量风电机组接入后的计算分析及安全稳定运行问题。     

含双馈风电场的电力系统低频振荡模态分析

大规模风电场接入电网可能增加区域间和局部区域低频振荡和风电机组轴系扭振的风险。研究了含双馈风电场的电力系统低频振荡特性;在考虑风力机传动链、变桨控制和双馈发电机动态模型及其控制策略的情况下,建立含双馈风电场的电力系统小信号稳定性分析的详细模型;采用模态分析方法,分析了IEEE两区域四机的双馈风电系统低频振荡模态,并通过时域仿真验证了模型和模态分析的正确性。针对风电接入潮流不变和改变两种情况,研究了风电场不同运行工况、接入容量以及是否参与无功调度对系统区域间、局部振荡模态以及风电机组轴系振荡模态的影响。结果表明,含双馈风电场的系统低频振荡特性不仅受风电场运行控制及其容量大小的影响,而且与接入系统潮流变化情况密切相关,采用同步电机协调控制方式使得系统潮流不变时将有助于改善系统区域间振荡模态的阻尼。     

含大规模风电集群电网的在线计算数据生成技术

风电机组大规模接入导致电网的稳定形态更加复杂,迫切需要通过在线安全分析提高电网的新能源消纳能力和运行效率。针对在线安全分析难以准确模拟风电场动态特性的问题,提出了一种含大规模风电集群电网的在线计算数据生成技术。首先,融合状态估计、SCADA和安控系统等多源实时数据辨识低电压网络的运行状态,形成包含风电集群的电网运行方式数据。其中,根据量测数据的时空关联校正模型,识别和校正未经过状态估计量测中的不良数据。然后,依次依据风电机组的静态特征信息和运行状态进行分群,采用基于层次分析的聚类方法确定风电场的动态等值模型。最后,通过实际电网的算例分析验证了所提出方法的有效性。     

风电智能有功控制系统研究与实现

风电场大量、快速和成规模接入电网,给电网有功调度与控制带来新的挑战。针对新疆电网风电发展现状,开展了风电有功控制系统的研究和讨论,通过对国内类似控制系统分析,结合新疆电网的实际情况,提出了适应新疆电网的风电控制系统的建设方案思路,同时通过实践也在风电场有功功率快速、精确控制方面验证了此技术方案。为在保证电网安全稳定运行的基础上最大限度地接纳风电资源提供了技术支持,也为类似系统建设提供了借鉴思路和参考。     

Impact of Wind Integration on Transient Voltage Stability in Regional Grid

With the increasing development of wind power,the scale of wind farms and unit capacity of wind turbines are getting larger and larger,and the impact of wind integration on power systems cannot be igno...     

大规模风电接入电网多目标随机优化调度

基于对风电机组出力随机特性的深入分析及其可能被高估和低估的概率计算,对风电接入将导致系统维持稳定运行的成本增加风险加以考虑,构建了含风电机组的电力系统环境经济调度静态随机优化模型,以尽可能实现系统总污染排放量最少化和运行成本最低化的综合优化目标。设计了基于非劣排序微分进化的多目标优化算法对模型进行求解,并应用模糊集理论和熵权法建立了综合最优解的提取方法。最后以一个含大规模风电场的电力系统为例进行环境经济调度仿真,验证了所提方法的有效性,并进一步从节能减排的角度分析了风电接入对电力系统优化调度产生的影响。     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

Large penetration of wind and dispersed generation into Danish power grid

The present Danish power grid is characterised by large penetration of wind power and local combined heat and power (CHP) units. Today, there are two large offshore wind farms commissioned in the Danish power grid. Construction of two more offshore wind farms (430 MW) with grid connection to the Danish transmission power grid will be by the year 2009. The Danish power grid is undergoing a change from a classical power network with few centralised large power plants into a power network with a significant amount of wind power and dispersed generation. Presently, there must be at least three large power plant units in operation in Western Denmark to control voltage and frequency and maintain security of the power system operation. The technology change to wind power and dispersed generation implies that power supply and control from the large power plants – and, consequently, also ancillary services such as, e.g. voltage and frequency control capability – have to be reduced in favour of dispersed generation and wind. Such a change constitutes a challenge with respect to maintaining security of the power system operation in different operational situations, and creates a need for new solutions with voltage and frequency control and compliance with planned power balance between the Danish power system and the neighbouring areas. This article focuses mainly on issues with regard to short-term voltage stability of the power grid.     

含风电接入的省地双向互动协调无功电压控制

为应对规模化风电接入对电网无功电压运行和控制的影响,结合现场实际,提出并实现了一种跨电压等级风电汇集区域风电场与传统电厂的无功电压协调控制方法。在控制中心内,研究并提出计及风功率波动和电网N-1安全约束的敏捷电压控制方法,该方法通过控制周期和控制模型的自适应调整,充分挖掘省调直控风电场的无功电压调节能力,抑制风电波动对电网电压的影响,保留足够的传统发电机动态无功储备。在控制中心间,研究并提出计及风电场调节能力的省地双向互动协调控制方法,通过地区电网内风电场与地调直控变电站的协调控制,发挥地调直控风电场的调节能力,减少地调直控变电站的电容电抗器动作次数,通过省地双向互动协调,协调省地双方无功调节资源,支撑末端地区电网电压,提高电网整体运行的安全性和经济性。所研发的实际控制系统已在江苏电网应用,仿真运行和实际闭环结果证明了该方法的有效性。     

计及动态无功控制影响的大规模风电汇集地区电压稳定性分析

为了进一步分析大规模风电汇集地区电压稳定性,提出应考虑风电场动态无功控制的影响。基于电压-无功灵敏度法解释了动态无功补偿装置的恒无功控制方式所带来的汇集地区电压上升问题。利用小扰动稳定法,分析出采用高压侧恒电压控制的风电场内动态无功补偿装置之间存在很强的相互作用,并会引起不稳定的电压振荡。以华北某风电汇集地区为例,在PSS/E中比较分析区内所有风电场内动态无功补偿装置分别采用恒无功、高压侧恒电压和低压侧恒电压三种控制方式时受到小扰动后的电压变化。仿真结果验证了分析结论,表明在研究风电汇集地区电压稳定性问题上,考虑风电场的动态无功控制影响是必要的。     

基于Crowbar电路的双馈感应风力发电系统低电压穿越的仿真分析

在分析变速恒频双馈风力发电机组和Crowbar电路工作原理的基础上,建立双馈风力发电系统低电压穿越(LVRT)控制模型和Crowbar控制策略。在PSCAD/EMTDC仿真软件中搭建了双馈感应发电机(DFIG)系统模型和LVRT控制模型。针对电网三相对称短路故障下Crowbar的投切策略进行了仿真研究。仿真结果验证,所提策略能实现双馈风力发电机的低电压穿越。