基于SC的光伏发电并网系统次同步振荡抑制方法

在“双碳”和“构建以新能源为主体的新型电力系统”目标推动下,高比例新能源并网将使电力系统振荡失稳加剧。综合考虑光伏电池、变换器、逆变器及同步调相机等电力系统各部分,建立了光伏发电并网系统的精确化整体模型;基于模式分析法探究同步调相机（SC）抑制电力系统次同步振荡方法,并通过IEEE次同步振荡第一标准型仿真验证该方法的正确性和可行性;最后,在Matlab软件平台进行仿真分析与验证。结果表明,所提方法能有效消除振荡,提升系统稳定性。     

串补输电系统中次同步谐振的模态阻尼推导

串补输电系统中次同步谐振的模态阻尼分析主要采用复转矩系数法和特征根分析方法,但都需要复杂建模,且只能从大量计算结果中得到次同步谐振发生的规律,不能给出直观的机理解释.文中在系统等效为单机无穷大系统的情况下,推导出多模式次同步谐振各扭振模式阻尼的显式表达式.经验证,可以较精确地近似特征根分析的结果.该表达式在理论上有助于进一步理解次同步谐振的机理和系统参数对次同步谐振的影响,在工程应用上可用于快速、方便地分析各种运行条件下次同步谐振的风险及其严重程度.     

风电并网系统次同步振荡分析方法综述

风电并网引发次同步振荡问题对系统稳定运行产生了不良影响,成为制约风电高效利用的瓶颈因素。这类问题引起了工业界和学术界的广泛关注,许多文献提出了不同的分析方法。文章将与风电相关的次同步振荡分析方法归为两类,即时域和频域,全面综述了近十多年来国内外各种方法的研究成果及实践应用,对每种方法进行了比较。考虑到基于阻抗模型的分析方法近期得到广泛关注,文章重点介绍了阻抗分析法,总结了阻抗建模和稳定性判据的最新研究结果。同时,对目前尚未解决的问题及面临的挑战进行总结,并对接下来的研究方向进行展望。     

虚拟同步发电机次同步振荡抑制策略

针对串补电网条件下虚拟同步发电机(VSG)的次同步振荡问题,建立了包含无功环的VSG序阻抗模型,并基于阻抗比稳定性判据分析了振荡机理.最后,采用一种虚拟电阻方法提高了串补电网下VSG的稳定性.实验结果验证了理论分析及所提方法的正确性.     

大规模风电引发次同步振荡机理及分析方法综述

大规模风电通过串补交流输电模式并入电网可以提高输电能力,但同时可能带来次同步振荡问题,引起风机脱网或设备损坏。风电并网引发次同步振荡的产生机理主要有感应发电机效应、次同步控制相互作用和次同步轴系扭振作用,其中次同步控制相互作用是风电并网特有的现象,机理尚不明确,需要深入研究;对风电次同步振荡问题的研究可以通过频率扫描分析法、小信号分析法和电磁暂态分析法,三种方法均基于系统控制微分方程的时域模型,三种方法的相互配合可以提高运行速度,得到更精确的结果。由于对风电机组的次同步振荡研究较少及风电并网的复杂性,对此课题的研究有极大的挑战性与创新性。     

降低次同步谐振风险的大型火电基地经串补线路送出规划和运行方案

为减小大型火电基地经串补线路送出所面临的次同步谐振(subsynchronous resonance,SSR)风险,采用特征值分析法研究了发电厂侧机组型号、机组运行组合对系统电气谐振特性的影响,并分析了电力网侧关站选址/串补度设置综合方案对系统SSR特性的影响,提出了同电厂采用不同型号机组、优化关站选址/串补度设置来降低系统SSR风险的大型火电基地经串补外送系统的规划方案。针对已经投入运行的系统,提出通过减少运行发电机台数等运行机组组合的调整方案,来降低系统面临的SSR风险。后,通过基于PSCAD/EMTDC的电磁暂态仿真对上述方案的有效性进行了验证。     

考虑SVG的光伏电站次同步振荡问题

新能源发电并网系统的振荡问题是电网关注的重要研究课题,揭示振荡发生的机理并明确影响振荡的关键因素是首要研究任务。为此,建立了含静止无功发生器(static var generator,SVG)的光伏并网系统的小信号状态空间模型,通过特征值分析研究了光伏并网系统的主导振荡模式及与其强相关的动态环节,分析了交流侧系统对光伏并网系统振荡特性的影响;采用频率扫描法从电路谐振角度对光伏并网系统次同步振荡(subsynchronous oscillation, SSO)现象进行了解释,并通过时域仿真验证了特征模式分析结果的正确性。研究结果表明:含SVG的光伏并网系统存在一个主导SSO模式,光伏电站并网变流器的控制参数对该模式的稳定性具有重要影响;此外,SVG与光伏发电系统之间也存在相互控制作用,需要合理设计二者的控制参数,以提高系统整体的稳定性。研究内容可为光伏并网系统的运行和控制设计提供指导。     

基于降阶模型的光伏发电系统振荡模式分析

光伏发电的接入会改变电力系统的阻尼特性,使振荡更易发生。为了简单有效地研究光伏发电系统振荡问题,综合考虑主电路及控制策略建立了光伏发电系统的小信号模型,依次对系统模型进行忽略快动态降阶得到四种简化模型。采用特征值法分析了系统振荡模式及其对状态变量的敏感度,对比发现模型阶数越低,越便于仿真计算,但能够保留的振荡模式越少。在分析系统参数对振荡模式的影响时,根据参与因子和振荡模式的保留情况选择适当的降阶模型,并在Matlab中验证了此方法的正确性。仿真结果表明,降阶模型能够正确反映光伏发电系统的振荡模式及各影响因素对振荡模式的影响,并且在简化分析过程、提高计算效率方面有着显著的优势。     

云南交直流系统的次同步振荡研究

以PSCAD／EMTDC软件为分析工具,对±800kV云广直流整流侧附近发电机组的次同步振荡问题进行详细的时域仿真分析,探讨了大理-和平500kV线路固定串补工程与±800kV直流输电系统共同作用对周边机组轴系扭振的影响。     

光伏并网抑制由直流输电引起的次同步振荡的可行性分析

在研究新能源并网的基础上,分析光伏发电与火电厂捆绑通过高压直流输电并网时,通过光伏并网附加控制抑制直流引起次同步振荡(SSO)的可行性。基于复转矩系数思想设计一种次同步阻尼控制器加在光伏电站主控制器上,在保证光伏电站稳定并网的同时,抑制了直流控制特性引起的SSO,很大程度上提高了电网的稳定性与新能源并网效率。这为在发生SSO而直流附加控制未起作用时提供了一种备选方案。基于PSCAD/EMTDC仿真软件,以南方电网某直流作为实例仿真模型,通过光伏电站并网,在保证光伏电站并网可靠性的同时有效抑制了直流引起的SSO问题。     

光伏并网发电与有源电力滤波器的统一控制

提出一种光伏并网发电与有源电力滤波器的统一控制策略,新的系统结构和控制策略克服了目前的光伏并网发电装置白天发电、夜间停机的不足,并进一步拓展了系统的功能。该系统不但能同时实现光伏并网发电、无功及谐波补偿,而且在电网因故障停电时可以对重要负载实施电力中断补偿,以保证负载不间断的工作。文中详细分析了所提出的系统的工作原理和控制策略,利用MATLAB/Simulink对系统进行了仿真验证,并且设计了一台基于数字信号处理器TMS320LF2407的实验样机。仿真和样机实验结果验证了所提出的系统结构及控制策略的可行性。     

大规模光伏发电对新疆电网继电保护影响的研究

光伏发电与常规发电技术相比,发电形式极为简洁,发电过程不消耗资源,环境友好,光伏发电技术已逐渐被全世界接受,并成为最被看重的新能源发电技术。新疆省由于其特殊的地理优势,光能资源尤其丰富,同时再加上国家经济政策的倾斜,仅2013年底就有100多家光伏电站集中并网发电,然而光伏电站的大规模接入,势必对电网产生一定的影响。本文针对新疆某电网的实际情况,采用中国电力科学研究院"PSD电力系统软件工具"对光伏接入进行了详细的计算及仿真,并基于上述研究着重分析光伏接入对线路以及变压器保护的影响。本项目的开展对光伏接入选择合理的继电保护配置及方式,保证电网的安全、稳定、可靠运行具有积极意义。     

具有光伏并网发电功能的统一电能质量调节器仿真

统一电能质量调节器因直流侧没有储能设备通常不能对负载进行电力中断补偿，且太阳光的日夜交替变化导致光伏并网发电装置只能间歇工作，这将影响设备的利用效率和电力系统正常运行。针对此不足，提出一种新的统一电能质量调节器结构和控制策略，该系统可同时实现电能质量综合治理、光伏并网发电以及电力中断补偿。详细分析了该系统的工作原理和控制策略，并利用Matlab/Simulink对系统进行仿真，验证了所提系统结构及控制策略的可行性。     

光伏发电系统抑制电网机电振荡的机理与策略

提出了利用光伏发电系统的快速响应特性来抑制电网的机电振荡过程,研究了光伏发电装置抑制电网机电振荡过程的物理机制和控制策略。首先建立光伏发电系统接入同步机电网的数学模型;分析了光伏输出功率与电网机电振荡过程间的交互作用规律。研究表明,发生机电振荡时,若光伏逆变器提供合适的功率支撑,使其直接或间接地作用于同步发电机的电磁功率,即可使机电振荡过程减弱或消失。据此提出通过耦合电网的机电振荡信号,使光伏发电系统输出的有功、无功功率单独或协同地作用于发生机电振荡过程的同步机系统,以明显削弱其机电振荡过程,促进电力系统迅速恢复至稳定工作点。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。     

光伏发电系统的并网模糊PID控制

在三相两级式并网逆变器数学模型的基础上,将模糊PID控制策略引入光伏发电系统的并网控制中。通过数字仿真和物理仿真表明模糊控制与PID控制相结合的模糊PID控制,改善了光伏系统并网控制的动态过程,能够实现光伏系统的平滑并网。     

大型光伏发电系统控制原理与并网特性研究

针对大型分布式电源并网特性研究的空白,就大型光伏电站内部各系统建模并分析,确立其数学模型,包括光伏电池函数、逆变器函数及控制系统函数,从而进一步分析其并网特性.研究了大型光伏系统在复杂电网环境中的输出电压、电流特性,故障状态下的低电压穿越能力,以及其他电能质量方面的问题.理论分析和实验结果证明了大型光伏电站满足电压波动、输出谐波等稳态特性和故障时动态无功补偿、低电压穿越能力、电压稳定等暂态特性要求.     

一种用于光伏发电系统的交错型BoIBB变换器

为了减小储能电感、简化控制电路、实现无工作模式切换,提出一种交错型BoIBB变换器。分析了该变换器的工作原理和特性,并比较3种开关方式下几个主要特性的优劣。最后给出仿真结果,验证了所提变换器工作原理的正确性。     

光伏发电低压分布式接入电力系统的实施

针对一些分散的小型"自发自用"的光伏项目,采用就地分布式接入用户内部电网,既减小投资成本、提高发电利用率,又有助于改善现场运行环境。结合某小型光伏项目的实施,对光伏发电低压分布式接入电力系统进行简单阐述。     

并网型交流励磁变速恒频风力发电系统控制研究

并网型交流励磁变速恒频风力发电系统存在不同的运行区域,各运行区域对应的控制方式有所不同。文中讨论了并网型交流励磁变速恒频风力发电系统的运行区域,指出并网控制和功率解耦控制是发电机重要的控制模式。在讨论双馈异步发电机数学模型的基础上,将磁场定向矢量控制技术应用于发电机控制,探讨了基于定子磁链定向矢量控制的并网型交流励磁变速恒频风力发电系统功率解耦控制策略和并网控制策略。构建了1台10kW的实验机组,对并网控制和功率解耦控制进行了完整的稳态、动态实验研究。实验结果表明,风力发电机控制性能优良,不但可在变速情况下可靠并网,而且并网后还能在变速恒频运行的基础上实现有功功率、无功功率的解耦控制。     

光伏并网发电及无功补偿的统一控制

针对常规光伏并网发电系统逆变主电路的结构特点,提出了将无功功率补偿与光伏并网发电相结合的新型控制方案,使光伏并网发电系统在向电网提供有功电能的同时也能够提供电网所需的无功电能,从而简化系统结构,提高供电能力,并节省设备投资.文中详细分析了系统控制结构、瞬时无功检测、并网电流的合成及并网电流的跟踪控制方法.系统以DSP数字信号处理器为基础,在30kVA光伏并网功率调节器实验样机中成功地实现了光伏并网发电和无功功率补偿的统一控制.