光伏电站一次调频控制策略研究

大规模光伏电站接入电力系统,降低了系统惯性和一次调频能力,导致电网频率波动增大,安全稳定性变差,令其参与电网调频是解决该问题的重要途径。针对现有光伏电站减载运行参与一次调频能力受辐射度传感器影响大、减载算法公式复杂等问题,提出一种不依赖传感器的光伏电站一次调频控制策略。该策略首先设计有功备用控制层,提出一种减载算法令光伏电站按照设定的有功备用比减载运行,为一次调频做铺垫;然后利用改进下垂控制和虚拟惯性控制设计频率响应层,将电网频率波动信息转变为有功备用比增量;基于有功备用控制层和频率响应层提出了变备用比的一次调频控制策略,实现一次调频,最后通过RT-LAB进行实验验证。实验结果表明所提减载算法可靠性高,一次调频控制策略能够有效改善电力系统一次调频效果,缓解新型电力系统的调频压力。     

基于AGC的光伏电站一次调频控制

逆变器调节速度快,且利用光伏电站的调频能力可降低常规调频备用容量,光伏电站深入参与电网一次调频将是一种很好的选择。本文在光伏电站自动发电控制(AGC)系统基础上增加光伏电站有功-频率下垂控制特性,使光伏电站在无需额外硬件增加或改造基础上实现AGC和一次调频功能一体化集成;其次,增加一次调频和AGC配合策略,实现二者无缝配合;最后,针对有功功率跟踪能力的不足对有功分配策略进行改进,提高了有功功率控制精度,提升了调频贡献能力。经过西北电网组织的新能源电站快速调频试验的验证,基于光伏电站自动发电控制系统的光伏电站一次调频控制具备较好的响应速度和调频贡献能力,能够为电网频率稳定提供支撑作用。     

基于光伏电站的一次调频控制系统设计

光伏电站大规模接入电网系统,其容量占比越来越高,对电网运行带了极大挑战,迫切需要光伏电站呈现一种可调度性.同时,光伏逆变器的快速响应特性为光伏电站具备快速功率调控,支持系统一次调频功能提供了条件.在此提出场站级自动发电控制(AGC)系统与带死区延时的有功-频率下垂控制组成的协调控制技术,实现光伏电站参与电网的一次调频.最后,在陕西某光伏电站进行试验,通过频率扰动、AGC协调试验两种情况验证了一次调频技术的可行性与有效性.     

电力系统频率分布特征及改进一次调频控制策略研究

电网频率作为描述负荷与发电平衡的重要变量具有随机性。传统的一次调频研究主要关注的是单次一次调频,缺乏从统计学方面对一次调频进行研究和改进。从统计学的角度,针对电网频率所存在的非正态分布及其带来的问题,将传统发电机下垂特性应用于一次调频,提出了改进的一次调频控制策略。即在通过下垂控制与无死区一次调频控制的切换,使电网不设置调频死区,同时又不会因为没有死区而引起机组的频繁动作。通过理论分析和仿真,论证了所提的策略改善了电力系统频率的非正态分布所带来的问题,有利于提高系统频率稳定性。     

基于多变量模糊逻辑控制的风储联合系统一次调频策略

在风电场中配置储能系统构成风储联合系统可有效提高对电网主动支撑能力，在满足电网一次调频需求的同时还可以提高风电利用率，增加风电场的经济效益。以双馈风机(double fed induction generator,DFIG)与超级电容储能为例，基于不同风速下DFIG参与调频能力，提出了一种风储联合系统参与电网一次调频的控制策略。考虑风速、频差变化率和频率偏差3个因素设计多变量模糊逻辑控制器，实现风储功率的合理调配，根据储能系统的荷电状态(state of charge,SOC)动态设置DFIG调频备用容量，提升不同风况下风储联合系统的一次调频能力。最后，在MATLAB/Simulink仿真平台对所提策略有效性进行验证，结果表明，所提策略在提升风储联合系统一次调频能力的同时，实现了风储调频功率的合理分配，减少了弃风及风机出力振荡风险，改善了系统的频率稳定性。     

兼顾电网频率和功角稳定性的柯拉光伏电站低电压穿越关键性能指标优化

雅砻江柯拉光伏电站是西南电网首座百万千瓦级光伏电站,与木绒水电站构成大容量水光互补系统,其低电压穿越特性对电网频率、功角稳定性均存在一定影响。首先,研究了光伏电站低电压穿越影响电网频率稳定的机理、水光互补系统功角稳定特性,提出了一种量化评估光伏电站低电压穿越影响电网频率的工程实用方法;然后,分析了柯拉光伏电站低电压穿越关键性能指标对西南电网频率、功角稳定性及对负荷中心暂态电压稳定的影响;最后,提出一种兼顾电网频率和功角稳定性的光伏电站低电压穿越关键性能指标优化方法,并通过对柯拉光伏的仿真测试验证了所提方法的有效性。     

结合超速备用和模拟惯性的双馈风机频率控制策略

基于双馈风机的风电场大规模并网将导致电网等效惯量降低、一次调频能力不足。为了使双馈风机同时具备惯性调频和一次调频能力,并解决传统模拟惯性控制方法容易引起的二次频率冲击问题,提出了一种结合超速备用和模拟惯性的双馈风机有功频率控制策略。双馈风机在电网频率正常时运行在超速减载状态,获得一定的调频备用容量并提高转子存储动能;在系统频率变化时,通过检测电网频率偏差、调节参考转速来改变输出功率,参与系统调频。该策略可以使双馈风机具有和常规机组类似的静态调频特性,能有效支持系统的惯性调频,减小静态频率误差,并避免转速恢复对系统频率的二次冲击。最后通过仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于变下垂系数的风电全直流输电系统一次调频协调控制策略

风电场经直流汇集-直流送出的风电全直流输电系统中,直流系统的存在会解耦风电场和受端电网的频率耦合,在传统控制策略下对受端电网频率支撑能力弱。为此,提出一种针对风电全直流输电系统的一次调频变下垂协调控制策略。首先,提出基于Logistic函数的电压-频率变下垂频率传递策略,以直流系统电压为媒介,建立起电网频率与风电场功率的耦合关系。基于该频率传递策略,构建了由受端换流站的变下垂虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制、直流升压站的改进双闭环控制及风力发电机的变下垂减载控制组成的风电全直流输电系统一次调频协调控制策略,实现系统无通信传递频率并参与电网一次调频。最后,利用Matlab/Simulink软件搭建风电全直流输电系统仿真模型,在不同工况下进行仿真验证。仿真结果表明,所提控制策略能使风电场在不依赖远端通信的情况下实现对电网的一次调频,同时,有效减小了调频过程中直流电压的波动幅度。     

发电机组参与电网一次调频的特性研究

一次调频是确保电力系统频率稳定的主要途径之一,但目前采用DEH(数字式电液)控制系统的发电机组,通过调节系统设置较大的调频死区,切除一次调频的控制作用,大大降低了一次调频在突发性事故中稳定电网频率的作用。为研究发电机组参与电网一次调频的特性,建立了3区域互联系统的数学模型,并通过仿真试验,分析研究了不同的调频死区参数设置条件下,电网稳定所需要的一次调频容量,确定电网负荷扰动大小与机组调频容量之间的关系,对于指导电网中发电机组调节系统的参数设置和调整以及电网一次调频容量的确定具有重要的指导意义。     

基于多主站协调控制的光伏电站一次调频应用研究

针对光伏电站一次调频与自动发电控制（AGC）存在不协调、相互干扰的问题,提出了一种能够在光伏电站应用的多主站协调控制方法,通过一次调频测控系统与AGC系统协调实现2个控制主站对光伏电站逆变器的功率控制。通过在光伏电站改造应用,完成了改造后的各项频率扰动试验和协调性试验。试验研究表明改造后光伏电站能够参与系统一次调频,并且多项指标能够超过常规的火电和水电的调节性能。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略

光伏渗透率的不断提高降低了新型电力系统的转动惯量,给系统频率稳定性带来了新的挑战,储能出力灵活且迅速,将储能与光伏结合构成光储电站参与电网调频能够提高新型电力系统频率稳定性。光储电站参与系统调频的有功出力受到光照强度、储能荷电系数等多因素的影响,然而现有的与光储电站调频控制有关的研究大多对这些多约束的处理能力较差。在此背景下,提出一种基于模型预测控制的新型电力系统光储电站调频控制策略。该控制策略以最小化系统频率偏差与频率变化率之和为目标,计及光储电站有功出力及总发电量约束,优化光储电站有功出力,并通过控制光储电站有功输出参与系统频率调节。最后,通过仿真算例说明了所提方法相比传统控制策略调频效果更优,能够在考虑多约束的情况下快速精准确定光储电站出力,提高系统频率稳定性。     

基于光伏逆变器的快速功率控制系统研究及应用

为使新能源功率输出能快速响应系统有功功率和无功功率平衡需求,文中提出光伏电站毫秒级功率控制的系统性方案。首先,基于光伏逆变器的功率快速交换能力,在光伏电站并网点直采电压、电流,实时监测并网点频率和电压变化,根据一次调频参数计算光伏电站有功出力。在此基础上,通过高速环网通信链路群控光伏逆变器进行有功出力,使得光伏电站具备一次调频能力。在无功功率控制方面,文中通过智能多状态序列判别算法实时计算光伏电站并网点对电力系统的阻抗,根据并网点电压波动实时群控光伏逆变器进行无功出力,使得光伏电站具备动态无功响应能力,从而完成光伏电站功率的快速控制。目前该系统已经在淮安金湖光伏电站中试点运行,现场试验数据说明应用文中提出的控制系统可实现一次调频响应时间小于0.15 s,动态无功响应时间小于30 ms的指标,验证了控制系统的有效性和可行性。     

光伏减载驱动新能源同步机参与电力系统调频的研究

大规模新能源发电并网降低了系统惯性和一次调频能力。新能源同步机(MGP)可以提供无延时的、真实的旋转惯量。介绍了新能源经MGP并网的系统结构和惯量水平,计算了MGP对初始频率变化率(ROCOF)的抑制作用。然后基于光伏(PV)驱动MGP并网的直流电压反馈控制策略,提出了一种定减载率控制算法,并引入频率反馈环,形成PV调用有功储备驱动MGP参与电力系统调频的综合控制策略。通过3机9节点仿真系统对减载控制算法进行验证,并进一步对比了源、网两端功率波动下PV采用不同方式并网参与系统一次调频的效果。结果表明,在综合控制策略下PV经MGP并网能为系统提供更强的频率支撑。     

光伏发电系统的用户侧储能调峰电站设计

将储能电站加入光伏发电系统,解决光伏发电系统存在周期性的问题。先将光伏发电系统所产生的电力转化成其他形式的能量利用储能电站储存起来,然后在用户电网低谷期再以电能的形式释放出来,对用户侧电网进行"削峰填谷"。主要研究了光伏发电系统中的用户侧储能电站用于电网调节的控制策略,并进行仿真研究。     

光伏发电系统输出功率计算方法研究

准确计算光伏发电系统的输出功率,对光伏发电系统发电量的监管和光伏并网系统与电网调度、电力负荷等的配合问题具有重大意义。根据光伏发电系统的结构和工作原理,提出了光伏发电系统输出功率计算方法,可以计算任意太阳辐射量、环境温度、系统结构下的光伏发电系统输出功率。通过与真实光伏电站运行数据的比对,结果显示了光伏发电系统输出功率计算方法的适用性与准确性。     

光储联合发电系统站级功率控制器及其仿真研究

随着光伏发电技术的快速发展,光伏电站逐渐向百兆瓦级大型化发展.光储联合电站是一种大型并网光伏电站设计方案,可以实现自身有功无功灵活控制,参与电网频率电压调节,提升自身故障穿越能力.本文首先介绍大型光储联合发电系统的典型结构,其次,研究适用于光储联合发电系统的站级功率控制器(power plant controller,...     

考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略

在传统虚拟同步发电机(virtual synchronous generator, VSG)控制的光储系统中,电池通过频繁充放电处理波动的光伏功率,易出现早衰问题。为优化电池运行,提出一种考虑功率最大输出与储能协调的光储VSG控制策略。首先,建立输出频率与直流侧电容电压偏差的比例关系,实现光伏功率的最大输出与VSG的惯性支撑。其次,利用下垂特性控制电池功率输出,在实现系统一次调频功能的基础上提升电池能量管理的灵活度。然后,设计一种稳定直流侧电压的分段控制方案,确保系统正常工作时直流侧电压在合理范围之内。最后,通过仿真实验验证所提方法不仅保留了VSG的惯性支撑和一次调频功能,还实现了光伏功率的最大输出,减少了对电池的依赖。     

大规模光伏电站孤岛运行方式分析

为提高光伏电站并网运行情况下供电的可靠性,文中提出了在传统光伏电站主控与监测系统中扩展孤岛检测与能量管理功能的方法.当检测到光伏电站处于孤岛运行状态时,根据上一时刻采集到的并网电压推算逆变器参考电压相位,并调整逆变器控制策略,使光伏电站根据负荷情况调整电流输出.通过对大规模光伏电站接入的实际配电网络的仿真分析表明,该方...