用于风电机组并网功率控制的飞轮储能系统研究与仿真

风速的随机性会引起风电机组并网输出有功功率波动,影响电能质量和系统稳定性。针对这种情况,提出一种利用飞轮储能系统来平滑风电机组的并网功率波动的方案。选用无刷直流电机作为飞轮的驱动电机,在分析其基本工作原理及数学模型的基础上,结合风电场功率控制要求,设计了飞轮控制系统的转速电流双闭环调速方案,并在Matlab/Simulink中建立了飞轮储能系统并联在永磁直驱风电系统双PWM变流器直流侧进行功率控制的仿真模型。仿真结果验证了飞轮储能控制系统的正确性和功率平滑方案的有效性。     

考虑储能装置风电场的动态经济调度

在考虑储能装置风电场的动态经济调度问题中,如何将储能装置有效地体现在模型之中,充分发挥储能装置的作用是问题的关键.首先综合考虑风电波动与负荷波动情况,利用储能装置平滑系统功率,然后将平滑后的系统功率在火电机组之间优化分配,从而将本课题分解为两个子优化问题,建立了考虑储能装置风电场的动态经济调度模型.基于混沌粒子群优化算法,提出了动静结合罚因子、混沌扰动范围随迭代次数线性减小等改进措施.算例表明,所提出的动态经济调度模型合理,算法具有一定的实用性.     

基于双馈发电机风电场的电力系统电压稳定性分析

为了降低风电并网运行时对电力系统电压稳定性的影响,建立了风电场主流风机——双馈电机数学模型和含风电场的电力系统模型,研究了风电场功率因数cosφ和线路参数R/X影响电力系统电压稳定性的规律．最后运用Matlab/Simulink软件中信号源模块进行了仿真．仿真结果表明,风电场以功率因数为0.8、并网线路参数为0.3时,电压波动较小,保证了风电并网运行时电力系统的稳定性．研究结果为实际风电电网建设提供了理论依据．     

超级电容器储能系统在风电场中的应用研究

针对并网风电场输出功率随机波动引起的电网频率振荡、电压波动与闪变,对超级电容器储能系统抑制并网风电场输出功率随机波动进行了研究。根据实际风电场和风电机组运行特点分析并确定超级电容器储能系统的具体安装地点;结合有功功率和无功功率解耦控制,设计了抑制风电场输出有功功率和无功功率的波动的超级电容器储能系统控制策略。最后以某实...     

基于VMD技术与混合储能策略的风电并网控制方法

针对风电功率波动性和随机性给电网稳定运行带来的不利影响,提出一种基于风电功率变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)技术和混合储能系统的风电并网控制策略.首先,对典型风电出力场景的原始功率进行变分模态分解,根据风电并网功率波动标准将原始功率分解为并网功率和储能功率,在平抑风电...     

电网风电接入能力分析

随着风力发电规模的不断增大,风电并网对电网的电能质量和安全稳定运行造成的影响越来越不容忽视。因此,准确的计算电网风电接入能力是确保风电场并网后整个电网安全可靠运行的前提。根据山东电网风电接入工程的实际需要,我们开发并研究了风电并网仿真与分析系统。该系统基于PSS／E电力系统仿真软件,利用python语言进行二次开发,完成了电网风电接入能力的仿真计算,并对地区电网中风电功率波动特性进行研究,从而为大规模风电并网提供了一套可靠的分析工具。     

计及碳排放权交易的风电储能协同调度优化模型

为了缓解风电出力的随机性和间歇性对电网安全稳定运行产生的影响,提升电力系统的风电消纳能力,基于传统风火电节能调度优化模型,引入碳排放权交易和储能系统,构建了碳交易、储能系统及两者共同参与下的系统风电消纳优化模型。以10台火电机组和2 800 MW的风电场构成模拟仿真系统,分析碳交易和储能系统对系统消纳风电的影响。算例分析显示,碳交易的引入能够提升具有清洁特性的风电并网电量,减少系统发电煤耗;储能系统的引入有利于平缓风电输出功率,抑制功率波动幅度;同时引入碳交易和储能系统对提升电力系统风电消纳能力的优化效果达到最佳。     

尾流效应对风电场功率输出的影响分析

大规模风电并网背景下,需要研究风电场功率输出特性。在风电场功率建模中引入了尾流模型,分别考虑了地形、风速风向以及风电机组布置等因素对风电场区域内风速分布的影响,定义了风电场功率影响因子,定量分析了尾流效应对风电场功率输出的影响情况。典型风电场下的仿真分析可为风电场建设选址以及区域风能评估提供参考。     

风电场中储能系统的功率和容量优化配置

针对如何用最小的储能装置实现风电场长时间稳定输出的课题,对风电机组中储能装置的配置功率、配置容量的大小及其对风电机组有功功率输出的优化作用进行了研究,提出了以风电机组及储能装置的输出功率波动标准差为指标的储能系统的功率和容量优化方案,并编写了基于CPSO算法的目标函数优化程序,针对单台风力发电机组一天的风电功率数据进行了优化计算,得出了储能装置额定容量及额定功率的优化组合方案,验证了该方案的有效性.     

风电功率特性分析及其不确定性解决方案

风力发电对电力系统的不利影响主要源自风电自身功率的随机性,风电并网问题的关键在于如何解决风电功率的不确定性.为此,需要首先对风电的波动特性进行深入分析,然后针对主要矛盾方能提出合理的解决方案.采用频域分析法对风电功率的波动特性进行详细分析,明确风电功率变化的频域分布.介绍风电功率预测和储能技术用于解决风电功率不确定性的应用,并根据频域分析结果给出储能技术选择的原则.风电功率预测与储能技术能够从根本上解决风电功率的不确定性,为风电等不确定性电源并网问题提供新思路.     

河北红松风电场接入电网稳定性问题浅析

随着大批风电场的建设,风电机组在电网中所占比例越来越高。由于风力发电机组的可控性远弱于火力发电机组和水力发电机组,所以给电网带来了许多新的技术问题,尤其是并网风电机组在持续运行和切换操作过程中产生的电压波动和闪变,会对当地电网的电能质量产生不良影响。结合河北红松风电场实际情况,从并网风电机组输出的功率波动、无功功率补偿、电网稳定性等方面出发,分析了风力发电引起电网电压波动和闪变的主要原因,对降低电网电压失稳进行了浅析。     

利用抽水蓄能电站提高电网接纳风电能力

风速的波动性导致风电场不能提供连续可靠的高效风电功率,制约了风电产业的发展.本文在保证电网安全稳定运行的情况下,针对大规模风电并网,采用动态规划法,以在建呼和浩特抽水蓄能电站和并网风电为例,研究风电—抽水蓄能电站联合发电系统运行模式.采用基于电网柔性规划的机会约束理论,对常规潮流计算方法进行改进,在MATLAB/MATPOWER组件下实现该潮流的优化算法.研究结果表明,抽水蓄能电站与并网风电场可形成功率互补.不仅实现风电场功率输出最大化,而且抑制风电场功率波动,提高电网接纳风电能力.     

风氢耦合系统协同控制发电策略研究

针对风力发电功率波动和并网弃风严重问题,采用含氢储能管理系统的风氢耦合发电系统及其协同控制策略.风氢耦合系统由风电场与氢储能管理系统(包括电解槽、燃料电池、储氢罐等)构成,各单元通过功率变换器汇集到并网点,与交流电网相连.综合考虑储能荷电状态、储能出力及相关约束限制导致并网点电压波动,引入超级电容器用以减少并网点电压变化.在电解槽启动优先级高于超级电容的前提下,采用3种运行状态下的系统协同控制策略.通过Matlab/Simulink软件进行仿真研究,验证了风氢耦合系统协同控制策略的有效性,提高了风电的消纳能力.     

分散式风电场小型分散集群储能选址定容方法

为了提高风电并网能力,提出了一种基于考虑接入容量和功率因数的分散式风电场小型风电集群储能选址定容方法。首先给出储能系统接入分散式风电场后的网损计算方法,将网损作为衡量配电网网损运行特性的指标,利用权重系数求解总网损最小的多目标优化函数并进行选址。其次建立基于出力不确定场景的分散式风电场的鲁棒自适应数学模型,并将储能系统的容量配置问题转换为求取能源损失问题。最后通过仿真算例证明了所提策略能够有效地提高分散式风电场的并网特性,提高了分散式风电场运行的经济性。     

钒液流电池的建模与充放电控制特性

随着风电场、光伏电站并网穿透功率的不断增加,风电场、光伏电站输出功率随机波动性给电网的安全运行带来了一系列影响,储能技术平滑风电场、光伏电站输出功率波动是有效手段之一,因此对储能媒介建模及充放电控制方式的深入研究至关重要.钒液流电池作为一种新型储能电池,具有功率密度和能量密度独立控制、充放电循环寿命长、动态响应快、维护简单等优点,适合于可再生能源发电系统应用.研究钒液流电池（VRB）的充放电模型、电池可用能量预测、荷电状态SOC及充放电输出特性,构建10 kW/h VRB仿真系统模型,详细研究VRB的恒功率、恒电流充放电模式和充放电效率,并讨论应用于独立光伏发电系统的VRB优化充电方式.     

基于分散式储能的风电柔直并网直流故障穿越协调控制

采用架空线的柔性直流输电技术是解决高渗透率、远距离可再生能源并网消纳的有效方案。然而,架空线路故障率较高,其直流故障穿越问题亟待研究。本文提出利用风场现有分散储能实现风电柔直并网直流故障穿越协调控制。首先,研究风电场接入多端柔性直流输电系统（multi-terminal HVDC based on MMC, MMC–MTDC）中MMC及风电场储能系统等主要组成部分的拓扑结构和基本工作原理;其次,针对大规模风电经柔直并网系统的直流故障,定量分析非故障极功率裕量,通过控制风电机组全功率变流器现有并联储能系统来消纳故障期间的不平衡功率;针对不同功率消纳方案,提出由储能系统、换流站、直流断路器和风电场协调配合进行故障穿越,根据直流断路器动作信号进行故障分类,改变换流站控制方式与风电场出力,从而实现不同故障类型的快速恢复。该策略能够保持系统在故障期间并网运行且不出现闭锁、过载等问题,提升系统的稳定性。最后,在PSCAD/EMTDC仿真平台搭建上述仿真模型,详细研究了风电场经MMC–MTDC并网系统的直流故障穿越策略,验证了本文所提出的基于储能系统的直流故障穿越策略能够维持故障期间的功率平衡,实现故障快速恢复,平稳实现直流故障穿越。本文所提故障穿越策略有望对新能源柔直并网提供必要的依据和参考。     

风力发电系统中SVG的应用研究

风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的,导致出线并网功率因数不合格、电压偏差、电压波动和闪变等问题,对于大容量风电场接入系统时还存在稳定性问题;同时系统电压的波动也会对风机的正常运行造成影响,上述问题都可以通过合理的配置无功补偿得到改善。本文首先详细介绍了SVG的基本原理、控制方法、优缺点,同时结合具体工程实践介绍了SVG在风电场升压站设计中的注意事项以及应用SVG之后电网电能质量的改善情况。     

基于支持向量机的风电短期功率的研究及应用

以风电场功率数据为基础,介绍了支持向量机理论的新应用,讨论了支持向量机算法用于风电场功率数据的具体过程,建立了基于支持向量机的风电场功率数据处理模型．该模型能对风电场功率数据进行有效的分析和处理,能为风电并网的规划、调度、运行和控制提供及时、有效的信息．     

山西电网风电功率预测及监控系统建设

山西电网风电功率预测及监控系统实现了符合精度要求的风电有功功率的短期和超短期预测,为优化调度系统（OPS）提供决策依据,为风电发电功率计划和控制提供了决策依据和指令下发手段。对风电输出功率进行预测被认为是提高电网调峰能力、增强电网接纳风电的能力、改善电力系统运行安全性与经济性的最有效、经济的手段之一。首先,对风电场出力进行短期预报,将使电力调度部门能够提前为风电出力变化及时调整调度计划,从而减少系统的备用容量、降低电力系统运行成本。这是减轻风电对电网造成不利影响、提高系统中风电装机比例的一种有效途径。其次,从发电企业（风电场）的角度来考虑,将来风电一旦参与市场竞争,与其他可控的发电方式相比,风电的间歇性将大大削弱风电的竞争力,而且还会由于供电的不可靠性受到经济惩罚。提前对风电场出力进行预报,将在很大程度上提高风力发电的市场竞争力。     

风电场储能系统的二维云模型控制策略

为了平滑风力发电功率的波动,常常在风电场中配置一定容量的储能装置,这样能够有效地抑制风力发电的间歇性和波动性. 本文考虑储能系统的过度充放电对其使用寿命产生的不利影响,在充放电能力及充放电强度的双约束条件下,建立了基于二维云模型的储能控制系统,可以实时修正储能装置的充放电功率值. 不仅抑制了风电功率的波动性,提高了功率输出的稳定性,而且使储能装置的荷电状态维持在一定范围内,避免了过度充放电,延长了储能装置的使用时间. 最后运用MATLAB/Simulink软件对基于二维云模型的储能控制系统进行仿真,验证了该方法的正确性.