江西大型风电场动态稳定研究

风电机组在并网运行中会经受各种各样的扰动,风电机组承受扰动的能力是风电机组的重要特性之一,风电场装机容量越大,其并网运行对电网将造成的影响越明显。以江西电网为背景,以装机容量250 MW采用永磁直驱风机的钓鱼台风电场为算例,从电网发生大扰动故障以及风速变化扰动两个方面对系统进行动态稳定仿真。研究结果表明,系统发生短路故障后能够恢复到稳定运行状态;在风速变化扰动下风电场能够保证并网点电压波动满足规程的要求。     

含风电场的电力系统频率特性动态仿真分析

针对风电接入电力系统后对其稳定性的影响问题,阐述了含风电的电力系统动态仿真模型(风电机组模型包括恒速异步风电机组和双馈变速风电机组),仿真分析了电网侧发生扰动及风电场侧发生扰动情况下风电系统的频率响应过程,以及风电并网运行对系统频率的时空分布特性的影响。仿真结果表明,电网侧发生扰动及风电场侧发生扰动情况下,两种不同风电机组对系统频率的作用及影响不同,风电并网运行对频率的时空分布特性产生了重要影响。     

双馈异步风力发电机组联网运行建模及其无功静态调节能力研究

受风速变动、电网运行方式变化等诸多因素影响,风电机组接入点电压有时波动很大.双馈异步风电机组通常采用功率因数cos? =1的恒定功率因数控制,而没有根据所接入电网运行要求来发挥其自身的无功调控潜能.本文建立了双馈异步风电机组的动态模型,以双馈异步发电机容量为约束条件,导出了双馈异步风电机组在不同风速下的无功功率调控能力,构建了面向接入点电压运行要求的风电机组无功功率调控策略,利用"电力系统综合分析程序"(PSASP)分析了某4.93万kW实际风电场采用所构建的无功控制策略抑制风速变化、电网运行方式变化等对接入点电压扰动的效果,仿真结果验证了所提出控制方法的有效性.     

风电集中并网运行对系统电压稳定性的影响研究

风力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随之变化,对电力系统来说相当于一个大的扰动。随着风电穿透功率的逐步增加,大规模风电并网运行的电压稳定性问题亟待研究。利用Matlab/Simulink建立风电场仿真模型,详细分析了不同风速模型、风电场装机容量及短路故障切除时间下风电场对电压稳定性的影响。把静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)应用到风电场中,仿真结果表明,STATCOM可以改善风电场的电压稳定性,提高了风电机组的低电压穿越能力,确保风电机组连续运行及电网安全稳定。     

并网双馈感应风电机组的轴系扭转特性研究

风力发电机作为结构复杂的电气设备,通常运行在恶劣的自然环境中。鉴于风电机组内部用于连接关键部件的传动轴刚度有限,来自风速的随机变化和电网故障的扰动,会对机组各部分的动态响应造成重要影响,将直接影响风电机组和并网系统的稳定运行。本文通过搭建机械传动链的三质块等效模型,分析了机组各部分处于风速扰动和电网故障时的动态响应,机组关键参数变化对稳定性的影响,以及机组可能出现的振荡模式及扭转特性。该研究结果对于风电机组的设计、稳定运行及使用寿命的提高,具有重要的指导意义。     

超导储能装置应用于风电场平滑功率输出的研究

建立了风电机组和超导储能(superconducting magnetic energy storage,SMES)装置的数学模型以研究SMES对并网风电场运行稳定性的改善。针对风电系统中经常出现的联络线短路故障和风电场的风速扰动,提出利用SMES安装点的电压偏差作为SMES有功控制器的控制信号的策略。并搭建了风电场接入电网后的仿真模型,对实例系统进行的仿真计算结果表明,SMES采用该控制策略,不仅可以在网络故障后有效地提高风电场的稳定性,而且能够在快速的风速扰动下平滑风电场的功率输出,降低风电场对电网的冲击。     

风力发电机并网后的电网电压和功率分析

对用鼠笼式感应发电机发电的恒速风力机和用双馈感应发电机发电的变速风力机的工作原理及其在电网的接入方式、接入风力发电机后的电网电压和功率进行了分析,对不同风电穿透力下电压对风速扰动的响应进行了讨论,并对电网故障时电压变化及风电场低压穿越技术进行了研究。采用理论分析与计算机仿真方法得到了相关结论:不同风力机机型对电网的作用不同;鼠笼式风电机组构成的风电场穿透功率大于10%以后会引起公共连接点处电压偏移超过10%;电网故障后双馈风电机组和鼠笼式风电机组电压恢复能力不同,在风电场加入STATCOM后,可以实现低电压穿越。     

静止同步补偿器在风电场的应用研究

建立了恒速异步风电机组和静止同步补偿器(STATCOM)的数学模型,使用Matlab中的动态仿真工具Simulink建立风力发电机组和STATCOM的仿真模型。以包含风电场的单机无穷大电力系统为例进行仿真分析,验证了STATCOM对风电场暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明:风速小扰动和三相短路的大扰动故障时,STAT-COM能够有效帮助恒速异步风电机组在故障后恢复机端电压,从而改善风电场的暂态电压稳定性,确保风电机组连续运行。     

并网型风电场无功补偿问题的探讨

为解决风电场并网运行存在的电压稳定问题,通过对风电机组无功电压特性的研究,提出了风电场无功补偿容量的不同计算方法。结合风电场无功需求的特点,确定并分析了带有FC的TCR型无功补偿器(SVC)的原理及特性,并利用MATLAB/Simulink软件搭建了风电场接入电网后的仿真模型。针对风电系统中经常出现的联络线短路故障和风电场风速扰动,通过仿真计算表明SVC能够在常见的扰动下提供动态的电压支撑,能有效地提高风电场的稳定性,降低风电功率波动对电网电压的影响,改善系统的运行性能。     

考虑时空分布特性的风速预测模型

随着风电并网规模日益增加,风电功率波动对电网的影响将更加显著。风速预测可以辅助电网制定调度和运行控制决策,合理应对风电功率波动,降低风电功率波动对电网安全稳定运行的影响。考虑风电机组的地理分布和风速的时间、空间分布特性,建立等效风速模型。由该模型建立上、下游风电机组的风速关联关系,修正下游风电机组的风速。在此基础上,提出一种基于修正系数的风速预测方法,以提高预测精度。以实际风电场地理数据和风电机组参数为基础的仿真算例验证了该方法的可行性和合理性。     

风电场动态分析中风速模型的建立及应用

考虑风电场内机组间尾流效应的风速模型能较准确地描述风速扰动下风电场输出功率的波动，使研究结果更具有实际意义和价值。该文分析了风力机背面风速的计算方法，提出应用风电场及场内风电机组通常可得到的数据，根据在某风向上游风力机对下游风力机的遮挡及遮挡面积的不同，建立考虑机组尾流效应的风速模型，此方法适合于由任何台数风电机组组成的大型风电场风速建模。将输出风速与电力系统分析程序，DIgSILENT/PowerFactory相连，形成了以风速为基础的风电场与电力系统相互影响研究的计算程序，分析了尾流效应对风电场输出特性的影响。     

基于RTDS的恒速型风力发电系统并网模型的建立及仿真分析

介绍了大型恒速型风力发电系统的结构及工作原理,通过分析恒速型机组的风力机模型、桨距角控制模型、无功补偿装置模型及风速模型的机理,建立了机组的RTDS仿真模型,对机组全系统动态机理模型进行实时数字仿真,在机组各种工况条件下分析恒速型风力发电系统的并网动态特性,经试验验证,该模型可以很好地表现风电场电磁暂态特性。     

STATCOM改善风电场暂态电压稳定性的研究

提出了恒速异步风电机组和静止同步补偿器的数学模型,使用Matlab中的动态仿真工具Simulink建立了静止同步补偿器的控制模型,以包含风电场的单机无穷大电力系统为例进行了仿真计算,验证了静止同步补偿器对风电场暂态电压稳定性的贡献。研究结果表明：风电场发生三相短路的大扰动故障时,静止同步补偿器能够有效帮助恒速异步风电机组在故障后恢复机端电压,从而改善风电场的暂态电压稳定性,确保风电机组连续运行。     

新投产风电场的短期风速预测模型建立

常规的风电场功率预测建模主要方法是将数值天气预报产生的气象要素输入基于历史scada数据建立统计模型,得到全场预报总功率。但是新投产的风电场没有历史scada数据,而风电场功率预测的准确性主要依赖于短期风速预报的精度。因此,为提高新投产风电场功率预测的准确性,短期风速预报的建立是基于数值气象预报的物理模型和统计模型相结合的方式。首先,通过数值气象模式输出风电场测风塔处轮毂高度层的气象要素;其次,通过建立神经网络模型和多元线性回归两种统计方法对模式输出数据进行修正;最后,对误差的来源进行分类分析。在江苏某风场的测试结果表明,较传统的方式,预测精度有了明显的提高,该方法能够消除数值气象预报的振幅偏差,但相位偏差仍是误差的主要来源。     

不同风电机组对电网暂态稳定性的影响

为了研究由恒速异步风力发电机、双馈异步风力发电机和直驱永磁同步风力发电机组成的风电场对电网的影响,利用DIgSILENT/Powerfactory建立了风电场的动态模型,通过仿真分析比较了上述3种风电场对电网暂态稳定性的影响,以及风电场出口电压恢复情况和风电场的无功变化等,得结论：恒速异步风力发电机的稳定性较差,双馈异步风力发电机和直驱式交流永磁同步风力发电机能够提高电网发生故障后同步发电机的短期电压稳定性,减小系统所需的无功储备,有利于电网的电压稳定。     

含不同风电机组的风电电网仿真研究

为了研究包含恒速异步风力发电机和双馈异步风力发电机的风电场对电网的影响,应用Matlab 7.0建立了含不同风电机组的风电场动态模型。分析了风电场对电网暂态稳定性的影响,风电机组电压恢复情况,有功、无功变化情况,以及不同风电机组的低电压穿越能力。仿真结果表明：双馈异步风力发电机变速平稳、低电压穿越能力较强,有利于优化电能质量;当电网发生故障时,应针对不同的风电机组采取不同的控制策略以提高电力系统稳定性。     

风速波动情况下并网风电场内风电机组分组方法

以风电机组的分组方法为研究对象,采用风电机组间尾流模型并考虑风向变化对尾流效应的影响,研究了风电机组输入风速的计算方法,提出了风电机组的分组方法。考虑风速、风向随机波动的特点,提出利用三维相关系数矩阵对大型风电场风电机组分组的方法。通过研究表明:在根据风电机组的输入风速是否相同对风电机组分组时,风电场的输入风向是决定风电机组分组的主导因素;利用三维相关系数矩阵可方便查询风速和风向变化时风电机组分组情况,为建立风电场的随机模型,研究风电场的特性打下基础。     

风电场尾流分布计算及场内优化控制方法

对于已建风电场,减少尾流效应,提高风电场整体输出功率,是风电场优化控制的目标之一。文中分析了风电机组状态参数变化与输出功率、尾流分布间的耦合关系,建立了尾流与风轮交汇面积的计算方法,以及多台风电机组尾流的叠加模型。针对不同来流风向及来流风速下风电场尾流分布的不同,提出了一种风电场尾流分布计算方法,用于计算每台风电机组位置处的风速;基于该尾流分布计算方法,以风电场整体输出功率最大为目标函数,轴向诱导因子为优化参数,粒子群算法为优化算法,建立风电场优化控制模型。以丹麦Horns Rev风电场为研究对象,进行计算分析,结果表明:风电场尾流分布计算方法能够准确计算风电场尾流分布,风电场优化控制方法能够提高风电场整体输出功率。     

基于风速变异系数的山地风电场模型风力机机械功率计算方法

文中利用变异系数作为风速非一致性指标,提出了一种山地风电场详细模型中风力发电机组功率的计算方法。该方法先建立山地风电场风速时空分布特征表,根据特征表中的变异系数及其置信水平获取风速的上分位点和下分位点。通过这种方式,可以形成一个带有最大值和最小值的风速域。进而得到该山地风电场的一个对应的风电机组机械功率域。利用PSS/E软件、案例分析在中国西南地区某高海拔山地风电场展开,涉及切入风速和平均风速两种工况。通过与传统平均风速方法的时域仿真结果比较,验证了所提方法的有效性和准确性,以及将变异系数作为风速非一致性指标的合理性。有益于考虑高比例山地风电风速非一致性和不确定性的电力系统动态特性分析。