风力发电对电力系统小干扰稳定性影响述评

随着风力发电技术的不断进步,风电装机容量逐步增加,在电力系统中的渗透率随之提高,其对电力系统稳定性的影响越来越显著。在此背景下,系统地综述了风力发电对电力系统小干扰稳定性的影响。概述了目前常用风力发电机组类型、结构原理及特点,总结了国内外就风电并网后对小干扰稳定性影响方面的研究热点,阐述了风电对系统振荡特性和阻尼特性的影响,指出了有待进一步研究的问题。最后,简述了改善风电并网后的系统阻尼特性的基本思路和控制策略。     

风水火打捆外送对系统小干扰稳定性影响研究

由于风电本身具有随机性、间歇性和不可控等特性,风电需要与常规能源水电、火电组合外送.风水火打捆经跨区高压输电线路外送,必然改变系统的阻尼特性、影响系统的小干扰稳定性.为了研究风水火打捆外送对系统小干扰稳定性影响,分别从风电、水电、火电角度分析其各自对系统小干扰稳定性影响;运用PSASP程序对实际电网仿真,通过改变风电、水电、火电在外送中所占比例,研究风水火打捆配比外送对系统小干扰稳定性的影响.分析结果对最大限度的风电外送及电网安全稳定运行具有重要的指导意义.     

多风区接入对系统小干扰稳定性影响分析

随着国家对风资源的大力开发利用,大量的风电场需要接入电网.风电场接入电压等级也从最初的配电网发展到高电压等级的输电网,风力发电对电力系统稳定性的影响越来越大,其中风电对系统的小干扰稳定性不容忽视.各风区之间通过主网互联,导致风力发电对系统稳定性的影响不仅仅是单个风场.还包括该风区多个风电场以及整个电网多风区风电场的影响.通过对单风区多风电场以及多风区多个风电场出力变化的分析研究,表明风电场对系统小干扰稳定性影响情况主要表现为系统的振动模式及振动特性.运用PSASP程序对中国新疆地区的典型电网仿真,验证了研究结论.分析结果对风电接入、风场运营和电网规划具有重要的参考价值.     

不同类型风电机组对小干扰和暂态稳定性的影响

随着风电装机容量在电力系统中渗透率的逐步提高,其对电力系统的影响越来越明显。这样,就很有必要系统地分析风电机组对电力系统小干扰和暂态稳定性的影响,以便研究针对性措施。在此背景下,对3类常见的风电机组接入后的电力系统稳定性进行了系统的比较研究。首先给出了这3类风电机组的动态模型,之后以美国西部联合电力系统(WSCC)3机9节点系统为例,采用特征值分析和动态时域仿真方法,系统地比较了在同一母线接入异步风电机组、双馈风电机组、永磁直驱风电机组与接入同等容量同步发电机组对小干扰稳定和暂态稳定性的影响。研究结果表明,3类风电机组并网对小干扰稳定和暂态稳定性的影响程度均有所不同。     

直驱永磁风电机组的小干扰稳定性分析研究

在直驱永磁风电机组的数学模型基础上,推导了简单风电系统的小干扰稳定分析模型,利用特征值法分析了简单风电系统的小干扰稳定性、系统的振荡模态以及系统的阻尼特性。最后在Matlab／Simulink仿真平台上搭建了简单风电系统的模型,通过仿真对特征值分析法进行验证。分析表明本文的直驱永磁风电系统是小干扰稳定的。     

大规模风电汇集系统小干扰稳定性研究综述

大规模风电汇集系统网架结构复杂、风机数量众多、控制环节多样,既可能与外部电网的串补装置、直流输电、弱交流线路、火电机组发生动态交互,亦可能存在内部风电机群之间、风机不同控制环节之间的动态交互,深入探究其小干扰振荡的产生机理、振荡特性、影响因素对电力系统的安全稳定运行至关重要。文章从大规模风电汇集系统与外部电网动态交互引发的小干扰振荡、大规模风电汇集系统内部小干扰振荡2个方面梳理回顾了风电汇集系统小干扰稳定性研究的历程和主要研究成果,评析了目前主要研究方法的优势及缺陷,并探讨展望了大规模风电汇集系统小干扰稳定性领域未来的研究方向。     

一类含异步风电机组的电力系统小干扰区间稳定性分析

在采用了一套可综合计及风力机、轴系、异步发电机等几部分的动态特性在内的异步风电机组小干扰分析模型基础上,考虑到实际系统中各个参数是在一定范围内变化的不确定值,建立一类带有区间参数的含异步风电机组的电力系统小干扰区间模型。利用微分方程及区间动力系统相关理论,通过构造Lyapunov函数及矩阵不等式等工具,研究该含异步风电机组的电力系统小干扰区间模型的稳定性,证明了区间稳定定理。定理表明,通过系统运行参数的取值范围能够确定系统的区间稳定性。最后通过算例验证了结论的有效性。     

内蒙古电网小干扰安全稳定性分析

首次采用中国电科院开发的PSD-SSAP小干扰稳定分析程序对内蒙古电网的小干扰稳定性进行了分析,给出了在0.1～2.5 Hz低频范围内与内蒙古电网相关的振荡模式、模态图及参与因子,并对电网的PSS装置配置提出参考意见。     

双馈风电机组动力学特性对电力系统小干扰稳定的影响分析

风力发电是目前最有效的一种利用可再生能源的方式。大规模风电接入高压输电网后对系统小干扰稳定的影响机理是亟待回答的问题。利用特征分析方法,研究了工作在最大功率点跟踪模式以及含附加虚拟惯量控制的最大功率点跟踪模式下,双馈风电机组动力学特性对电力系统小干扰稳定的影响,提出可利用双馈风电机组的功率注入模型进行含风电电力系统小干扰稳定分析。仿真计算验证了结论的合理性。     

无功协调控制策略对风电场并网系统小扰动稳定性的影响

提出基于双馈式风电机组(DFIG)变频器的无功协调控制策略,以提供足够的无功功率来维持系统稳定.在DigSILENT/PowerFactory平台上,搭建风电场的详细模型,通过协调风电机组网侧和转子侧的无功功率参考值,改善风电机组的输出有功和无功功率;采用特征值分析方法,分析大型风电场在采用无功协调控制策略后,对电力系统低频振荡和小扰动稳定性的影响.仿真结果表明,该策略通过自动调节风电机组发出的无功功率,改善了DFIG的输出特性,提高了风电场的输出有功功率(通过稳定机端电压实现),对故障过程中风电机组的连锁脱网有一定抑制作用.     

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰稳定性影响分析

虚拟惯量控制方式下,直驱永磁风力发电机组(DDPMSG)能够为电力系统提供较好的频率支撑,但虚拟惯量控制使DDPMSG与系统之间产生了新的耦合关系,给系统的小干扰稳定带来新的影响。建立了包含DDPMSG的风电并网系统状态空间平均模型,并通过线性化得到其小信号模型。基于该小信号模型,利用特征分析法分析了虚拟惯量控制的比例系数和微分系数对风电并网系统的小干扰稳定性的影响,同时对比分析了虚拟惯量控制及最大功率跟踪控制对系统小干扰稳定的影响。结果表明虚拟惯量控制对系统阻尼特性的影响与DDPMSG接入系统的位置及容量有关,且主要影响其所接入区域的局部振荡模式和系统的区域振荡模式。     

直驱永磁风电机组虚拟惯量控制对系统小干扰 稳定性影响分析

虚拟惯量控制方式下,直驱永磁风力发电机组(DDPMSG)能够为电力系统提供较好的频率支撑,但虚拟惯量控制使DDPMSG与系统之间产生了新的耦合关系,给系统的小干扰稳定带来新的影响。建立了包含DDPMSG的风电并网系统状态空间平均模型,并通过线性化得到其小信号模型。基于该小信号模型,利用特征分析法分析了虚拟惯量控制的比例系数和微分系数对风电并网系统的小干扰稳定性的影响,同时对比分析了虚拟惯量控制及最大功率跟踪控制对系统小干扰稳定的影响。结果表明虚拟惯量控制对系统阻尼特性的影响与DDPMSG接入系统的位置及容量有关,且主要影响其所接入区域的局部振荡模式和系统的区域振荡模式。     

提高大规模风电接纳及送出的系统保护研究

为了提高酒泉风电的接纳和送出,从系统视角提出一种大规模风电接入电网线路的继电保护与控制一体化新方法。利用基于统计分析的潮流波动判据和基于本地信息量的潮流转移识别,从风电潮流波动中甄别出某重负荷线路发生了故障、判别出该线路因故障被继电保护动作切除、进而还识别出原先由故障线路承担的负荷潮流转移到了非故障线路上,并导致非故障线路过负荷。结合自适应过负荷保护,在线路安全的前提下尽可能挖掘其潜在载流能力。同时融合紧急控制功能,按实际需要切除风电,消除非故障线路的过负荷而不是切除该线路,解决连锁解网问题。在理论和仿真研究的基础上,研制并现场安装保护装置并检验所提系统保护方案的正确性。     

含大规模风电的电力系统小扰动稳定研究综述

针对风电并网对电力系统带来的小扰动稳定性问题,从对小扰动稳定性的影响和风机附加阻尼控制两方面对该领域的最新进展进行了综述。简述了小扰动稳定性的相关概念,介绍了风电机组的类型和模式。将目前的研究方法归纳为两类:基于确定性方法和概率分析方法,并分析指出了不同类型的风电机组对小扰动稳定性的影响及存在的问题。综合讨论了风机附加阻尼控制器提高系统阻尼的方法,提出了该领域需进一步开展的工作。     

风机电力系统小干扰稳定域的研究

针对风机接入系统影响系统稳定性的问题,建立了同步机与风机并联后的系统模型,根据发电机三阶模型和异步发电机的五阶模型得到对应增广的雅克比矩阵,应用逐方向渐进搜索的算法搜索得到系统对应的小干扰稳定域.通过算例分析了发电机励磁放大倍数对系统小干扰稳定域的影响,得出的结论证明了电力系统小干扰稳定性分析法的有效性.     

电力系统概率小扰动稳定性研究进展

随着电力系统新能源渗透率的不断增大,考虑到新能源具有随机性强、波动性大等特征,会对高渗透率的新能源电力系统小扰动稳定性产生影响,从而制约电力系统的发展。为此,文章着重针对小扰动的来源、对电力系统的影响以及分析方法进行了总结归纳,首先简要介绍了小扰动的相关概念,后从风电等不确定新能源发电、电动汽车等新型负荷接入电网以及网络安全三方面阐述了各自对电力系统的影响,并对小扰动分析方法进行归类,分析了蒙特卡洛法(MCM)、随机响应面法(SRSM)和概率分配法(PCM)的相关原理以及研究现状。最后介绍了现阶段小扰动的抑制措施并提出了对未来电网发展方向的一些思考。     

Impact of wind generation uncertainty on power system small disturbance voltage stability: A PCM-based approach

The connection of wind generators with electric power system influences the system stability and nodal voltages. This paper performs uncertainty analysis to investigate the impact of wind generation variation on the small disturbance voltage stability. The probabilistic collocation method (PCM) is presented as a computationally efficient method to conduct the uncertainty analysis. It has been implemented in a simple system to demonstrate its applicability in analyzing wind generation uncertainty. More case studies on a larger system are conducted to obtain a deeper understanding of how the system voltage stability is affected by the integration of DFIG-based wind farms. As compared with the traditional Monte Carlo simulation method, the collocation method could provide a quite accurate approximation for the eigenvalue probabilistic distribution with fewer simulation runs.     

双馈风电场穿透功率增加对电力系统稳定影响综述

针对装有双馈感应发电机(DFIG)风电场穿透功率增加带来的稳定性问题,从小干扰稳定性、电压稳定性、频率稳定性3个方面对国内外研究现状进行了分析和总结.综述了基于电力系统稳定器、柔性交流输电技术以及高压直流输电技术的双馈风电场并网系统的改善措施.最后对该领域的未来发展方向进行了展望,指出忽略风速波动和塔影效应,缺乏定量的...     

风速相关性对电力系统暂态稳定的影响

大型风电场中不同风机间的风速往往会因地理位置较近而具有一定的相关性。将随机响应面法应用于系统暂态稳定分析中,该方法能建立随机输入与输出响应之间的多项式关系,只需少量的仿真次数便可估计响应的统计信息。采用t-Copula函数建立具有相关性的风速模型,并用秩相关矩阵度量风速相关性。将变换后的风速作为随机响应面法的输入,来研究暂态输出响应的统计特性。云南电网的算例表明,风速相关性对系统暂态稳定有一定的影响,考虑风速相关性会使系统暂态稳定分析更贴近实际,对系统安全稳定运行有更明确的指导作用。