海上风场出力变化对电力系统电压影响

针对沿海大规模风电场集中接入负荷中心电压偏高和波动过大问题,笔者以电力系统仿真软件PSD-BPA为平台,在现有陆地风电场基础上建立了考虑集电海缆的海上风电场几种模型,分析了集中模型、陆地风电模型、陆地及海上风电模型下风电出力波动对沿海某局部电网静态电压的影响,并以陆地及海上风电模型为例,提出了风机和SVC协调控制策略.分析结果表明,海上风场近区电压水平整体偏高,电压波动受风电影响较大,风机和SVC协调控制策略能较好地解决海上风场近区存在的电压问题。     

蒸汽储能的风力发电系统设计

风力发电是绿色清洁可再生能源技术,但是受风力波动特性以及间断特性的影响,其应用范围受到了限制。针对风力发电因风速变化而导致的发电功率波动问题,提出了一种储能型蒸汽储能风力发电系统。该系统的蒸汽是由风机发电高峰期剩余电能转化而来。在风机输出功率较低或停机状况下,蒸汽发电能够为电网提供部分电能以及缓解电网功率的波动。设计了基于蒸汽储能的风电系统,并对其进行了经济成本效益计算,分析结果验证了所提出的方法可行有效。基于蒸汽储能的风力发电系统设计在理论上能够为解决风电系统问题提供一种新的思路。     

考虑风电随机性的微电网热电联合调度

提出了一种微电网热电联合调度的优化模型,考虑了系统运行约束和风电出力的波动性.风电出力的随机性,通过场景生成和削减方法产生的不同场景表示.该模型以系统总运行费用最小为目标函数,同时通过罚函数,把考虑了微电网和大电网连接点处的功率波动引入目标函数,使得在系统总成本最小的同时减小了风电出力波动性对电网的影响.根据模型,在考虑风电波动的情况下,调度计划中发电机出力不随风电出力的波动而改变,系统只调整发电机以外的设备实现对风电波动的补偿.仿真结果表明了该模型对含风电的微电网优化调度的有效性.     

风-燃气混合发电对孤立电网动态特性的影响

将风力发电接入孤立电网可降低发电成本,但风电的不稳定性却使孤立电网的动态特性受到极大影响.分析了并网运行下燃气轮同步电机的动态特性,给出了带有全功率变换器的永磁同步发电系统的模型和并网特性.此处以国内第一座海上风电站为研究背景,建立了该孤网的PSCAD/EMTDC仿真模型.仿真结果表明,在一定容限的风机并网和风机全功率...     

基于MMC-HVDC的海上风电柔直系统频率波动抑制技术

海上风电柔直系统发生故障等暂态过程时,系统频率波动会影响健全风电场的正常运行,严重时将引起大规模风机脱网。为此,分析了海上风电系统交流电压频率动态与电压d轴、q轴分量的关系,进而提出一种频率波动抑制方案,在换流站控制器中引入频率环对系统母线电压的频率波动进行控制。考虑到风电系统不同位置频率动态的差异性,提出一种海上风电系统频率协同优化控制方案,利用风电机组的无功输出能力对风机汇集点处的频率波动问题进行进一步优化控制。最后,在MATLAB/Simulink中搭建基于模块化多电平换流器高压直流输电(modular multilevel converter based high voltage direct current transmission, MMC-HVDC)送出的海上风力发电系统仿真模型。研究结果表明:在系统故障与运行工况突变的情况下,频率协同优化控制方案可将风电系统母线电压与风机汇集点处电压的频率波动抑制到无控制时的30%以下。所提方案有效地实现了对风电柔直系统暂态情况下的频率波动抑制。     

基于空间平滑法的风电场短期出力预测模型

风电机组发电出力的影响因素有很多,如风速、紊流、风机塔影效应等,这些因素的随机变化都会引起风机出力的波动.随着我国风电规模的迅速增长,风电装机容量在总发电容量中所占比例也越来越大,如果不能准确地对系统内风电场出力进行预测,那么电网调度(发电)计划将不能及时做出相应调整,电力系统的安全可靠性也就难以得到保障.对风机功率特性曲线使用了线性差值法,来确定单台风机在给定风速下的出力情况.应用两个风电场出力的相关系数,进行两个风电场总出力的预测误差分析,然后应用空间平滑法推导出两个风电场总出力的计算公式.应用相似的方法推导出了一个区域内多个风电场总出力的空间平滑表达式.     

分频风电系统风机并网实验研究EI北大核心CSCD

目前分频风电系统(fractional frequency wind power system,FFWPS)作为海上风力发电系统研究的一个新潮流,已经引起国际学术界的广泛注意。国外学者对分频风电系统应用于用于海上风电的经济性、技术可行性以及关键设备可行性等方面进行了研究,这说明分频风力发电系统是一种具有竞争力的海上风力发电系统方案。该文针对分频风电系统的结构特点,提出一种适用于分频风电系统风机并网的结构和方法,该并网方法可实现分频风电系统中风机的逐台并网,具有经济和技术上的优势。介绍分频风电系统并网主电路和控制电路的设计,以及所搭建的分频风电系统多机并网实验平台,通过实验证明所提出的并网结构和方法的可行性和有效性。     

风能利用的多元化发展方向

风能是最有开发利用前景和技术相对较成熟的一种可再生能源。文章分析了国内外风力发电现状与技术发展趋势,探讨风能利用的发展方向。介绍了风机的多种形式,包括海上风电、风电并网与对电网的影响、压缩空气蓄能发电技术,提出了解决调峰蓄能问题、大中小型风机共同发展是今后我国风电发展的主要方向。建议建设小容量压缩空气蓄能燃气轮机发电与小型风力发电结合的示范装置。     

适用于电力系统中长期动态仿真的风电机组有功控制模型

随着风电大规模接入电网,调度部门对其有功控制及参与系统调频、调峰提出了更高的要求。针对目前仿真中风电不具备进行分钟级动态过程研究的模型,只能定性分析参与自动发电控制(automatic generation control,AGC)调节等有功控制的问题,该文提出了适用于中长期动态仿真的风电机组有功控制模型,并在电力系统全过程仿真程序中予以编程实现。该模型以风速持续波动、调度安排出力、AGC调控指令作为输入,通过调节桨距角控制风机的出力变化。模型可用于模拟风机出力波动及对电网的影响,并对风机参与AGC调控的过程进行动态仿真分析。仿真算例表明,该模型可为研究风电机组配合AGC参与电力系统有功、频率的调整提供有效的仿真手段。     

基于确定性解法的新能源微电网经济运行优化

针对典型的微电网应用场景,研究光伏发电、风力发电测和负荷预测误差的数学规律,在考虑微电网环保性因素、经济性因素的基础上,构建基于确定性解法的微电网经济运行优化模型,该模型简化了多目标问题的求解难度。在具体算例中,分析不同置信度、不同预测误差及不同环保算子对微电网经济运行的影响。研究结果表明：提高光伏出力、风电出力和负荷预测精度可以降低微电网优化运行成本;微电网优化运行模型求解时,确定性解法的算法收敛速度快,迭代时间更短。     

计及储能出力水平的平滑风电功率模型预测控制策略EI北大核心CSCD

风电大规模并网的有功功率波动给电力系统造成了较大的影响,在风电场并网处加入储能系统可有效平抑风电并网功率波动,提高风电在电网中的渗透率。在储能电池平滑风电功率波动的典型应用场景下,提出了一种计及储能电池出力能力的模型预测控制方法,在减小储能电池出力的同时,兼顾电网对储能系统充放电能力的需求。首先,利用风储发电系统的数学模型,分析储能电池当前输出功率对未来出力能力的影响;然后,设计以储能电池最小出力和最大出力能力为运行原则的模型预测控制策略;最后,基于实际风场数据进行了仿真。结果表明,所提方法可有效降低风电并网功率波动,提高储能电池出力能力,减小储能电池进入死区时间。     

基于确定性解法的新能源微电网经济运行优化

针对典型的微电网应用场景,研究光伏发电、风力发电测和负荷预测误差的数学规律,在考虑微电网环保性因素、经济性因素的基础上,构建基于确定性解法的微电网经济运行优化模型,该模型简化了多目标问题的求解难度。在具体算例中,分析不同置信度、不同预测误差及不同环保算子对微电网经济运行的影响。研究结果表明：提高光伏出力、风电出力和负荷预测精度可以降低微电网优化运行成本;微电网优化运行模型求解时,确定性解法的算法收敛速度快,迭代时间更短。     

含风电的电力系统鲁棒优化调度

风力发电是目前较为成熟的一种可再生能源发电技术,其出力具有随机性和间歇性,电力部门很难对其进行准确的预测。风电的不确定性给电力系统的经济调度带来重大挑战,如何最大化利用风电资源以及减小风电波动对系统供电侧的影响,是经济调度常需要解决的问题。文中建立了含风电且以最低发电成本为目标的鲁棒优化调度模型,该模型考虑机组的自动发电控制(Automatic Generation Control,AGC)响应来应对不确定性出力波动,维持系统功率平衡。然后模拟实际场景,分析该鲁棒调度方法的安全性和经济性。     

基于波动特性的风电出力时间序列建模方法研究

掌握风力发电的随机、波动与间歇特性,并在此基础上构建风电出力时间序列模型对于电力系统规划与运行具有重要意义。提出了一种构造未来风电出力场景的新方法。研究了风电波动过程特性,在极值点处将历史风电出力时间序列划分为波动,采用自组织映射(self-organization map,SOM)神经网络将波动聚类为大波动、中波动、小波动和低出力波动。波动变化规律可用高斯函数来定量表达。基于风电波动过程特性阐述了建模方法,将月份按波动出力特性进行分类,分别统计波动类间转移概率和类内统计参数的概率分布,按月序贯抽样风电波动类别与各统计参数,计算并模拟得到风电出力时间序列。对中国某省部分风电场进行了仿真模拟,统计特征参数的对比分析结果验证了上述方法的有效性。     

用户级微电网实验平台研究与设计

随着近年来分布式电源的兴起,微电网得到了快速发展。为了满足用户级微电网研究的不断深入,通过对用户级微电网特性的分析,从模拟风力发电系统、模拟光伏发电系统、能量配置与管理和数据采集与监控系统4方面对微电网实验平台进行设计,完成了用户级微电网实验平台的搭建,实现了最大出力、能量管理和协调控制技术等理论研究的实验验证。结果表明,该平台数据采集准确,且控制精度高,能够为用户级微电网相关技术理论进行有效验证。     

集成嵌入式储能的双馈风力发电系统功率控制

风能输出功率的波动性和间歇性源于原动力风的自然特性,其接入系统会给电网稳定性和电能质量带来不利的影响.结合双馈发电系统采用背靠背变流器且具有直流母线的特点,提出一种基于嵌入式能量存储系统抑制风电出力波动的控制方法.该储能系统不仅电气上可嵌入双馈系统直流侧,而且物理上也可嵌入实际系统,其灵活的功率吞吐能力可依据风速变化补偿双馈发电系统输入电网的功率波动.设计了相应的控制策略,通过经典风力四分量模型和电网电压降落的仿真算例,对集成嵌入式能量存储的双馈发电系统的运行特性进行了仿真.仿真结果表明,所提出的拓扑结构和功率控制策略能够很好地改善并网风力发电系统的电能质量和稳定性.     

海上风力发电及其控制技术

在陆地风电快速发展的同时,风能利用的新领域--海上风电悄然兴起.本文介绍了海上风力发电的发展现状和技术趋势以及海上风电机组平台基础建设的一个新方法--集中发电平台.分析了海上风力机的主要机型及其控制特点.最后简要分析海上风电的经济性及其发展前景.     

储能系统在平抑风电功率波动中的应用

作为可再生的清洁能源,风力发电技术发展势头强劲,但又有稳定性差、可靠性差、功率波动大等先天缺陷,对其形成了制约。快速发展的储能技术,尤其是锂离子储能系统,可以有效的平抑风电的功率波动。在实际应用中,配置与风机额定功率相当的钛酸锂系锂离子电池系统,通过一阶滤波算法,最终使得风机的输出功率可以控制在一个理想的范围内。     

限制充放电切换次数的电动汽车与光伏发电协同调度研究

针对电动汽车充电负荷的随机性和可再生能源出力的波动性问题,文章将电动汽车与可再生能源发电纳入微电网内,通过发挥电动汽车的馈能特性来平滑可再生能源出力波动.考虑应用比较广泛的光伏发电,利用电动汽车的移动负载和馈能特性来平滑光伏出力波动;同时针对电动汽车充放电过程中的充放电状态频繁切换现象提出一种调度模型,通过在目标函数中...     

海上风电并网与输送方案比较

风力发电是新能源发电技术中最成熟和最具规模开发条件的发电方式之一。大容量远距离的海上风电是未来风电发展的趋势。介绍海上风电系统的3种并网技术以及输电方式:高压交流、高压直流输电(high voltage direct current,HVDC)以及分频输电技术。工频交流海上风电系统一般适用于小规模近海风电场,HVDC和分频输电适用于大规模远距离海上风电场。分频海上风电系统是一种具有自主知识产权的本土技术,在目前的技术和经济条件下,分频海上风电系统是一种具有优势和竞争力的海上风电方案。主要对这3种海上风电并网的技术可行性、经济性以及效率等方面进行讨论,最后对海上风力发电技术进行总结和展望。