计及系统调频需求的风电场有功调整方法

随着风电并网容量的快速增加,风电功率的波动性与随机性给系统调频控制带来的困难也更加突出。从风电场参与系统调频控制的角度出发,结合风电场和风电机组调节特性以及系统频率分级调整的特点,建立一种适用于大规模风电并网系统的风电场及其风电机组有功功率分级控制框架,并提出基于系统实时频率偏差的风电场及其风电机组有功调控算法。仿真结果表明,该方法能够使得风电场根据系统调频需求快速调整有功功率输出,从而缩短频率异常时间,给系统的频率稳定提供有效的支撑。     

具有辅助调频功能的风电场有功功率空制策略

随着风电并网容量的快速增加,系统频率特性在逐步发生改变,风电功率的波动性与随机性加大了常规电厂的调节压力,对系统旋转备用容量要求也越来越高。为此,提出一种具有辅助调频功能的风电场有功功率控制策略。在该有功功率控制策略下,风电场分别有正常运行模式和辅助调控模式。风力发电场在正常运行模式下最大程度地跟踪调度中心功率指令。当系统频率下降较大时切换至辅助调控模式,对系统频率下降做出响应,使风电场“尽己所能”地辅助常规电厂调节系统频率,不仅提高了系统频率的恢复能力,而且降低了常规机组的调频压力,同时。系统对旋转备用较高要求也得到一定缓和。     

具有辅助调频功能的风电场有功功率控制策略

随着风电并网容量的快速增加,系统频率特性在逐步发生改变,风电功率的波动性与随机性加大了常规电厂的调节压力,对系统旋转备用容量要求也越来越高。为此,提出一种具有辅助调频功能的风电场有功功率控制策略。在该有功功率控制策略下,风电场分别有正常运行模式和辅助调控模式。风力发电场在正常运行模式下最大程度地跟踪调度中心功率指令。当系统频率下降较大时切换至辅助调控模式,对系统频率下降做出响应,使风电场"尽己所能"地辅助常规电厂调节系统频率,不仅提高了系统频率的恢复能力,而且降低了常规机组的调频压力,同时,系统对旋转备用较高要求也得到一定缓和。     

计及系统调频需求的风电场有功调控策略

风电功率的波动性使得风电场既对系统频率缺乏支撑作用,又可能对系统频率产生污染。因此从考虑系统调频需求的角度出发,根据风电场运行信息和系统实时频率偏差等信息对风电场运行模式进行划分,并针对不同调控模式计算相应调控量,调整风电场功率输出,参与系统调频。算例分析表明,采用本文调控策略,风电场能够较好地参与系统频率调整,缩短频率异常时间。     

多电源梯级调频方案及风电场级调频时序优化策略

目前,大规模风电接入电力系统面临的主要问题之一是系统的频率稳定性。文中提出一种风电场级一次调频时序优化的工程实用策略,并对风光水火参与系统调频的次序提出了梯级调频方案。首先以云南电网为例,讨论了风光水火不同电源接入电网时的梯级调频方案,在电网发生频率扰动情况下对不同电源参与调频的顺序进行了研究,并提出了风电和光伏机组参与调频的需求。然后分析了调频时间尺度内风电场的功率变化及风电机组层面调频时的有功控制策略。在此基础上,在风电场层面给出了场内风电机组一次调频的投入与退出策略,通过读取风电场内各台风电机组的实时状态与计算系统的调频需求,得出风电场在调频期间需要投入的最小的风电机组台数,在风电场结束一次调频时通过时序依次退出风电机组的一次调频,降低风电场退出一次调频可能会造成的频率二次跌落。最后通过仿真验证了所提出的策略。     

兼顾系统调频需求的分布式风电分散自治调控策略

越来越多的风力发电将分布在配电系统中,它们无法像常规电源一样由输电网调度中心集中调度和控制,通常需要采用分散自治的调控方式。然而,风电机组完全不顾输电系统的运行需求充分自治,会在某些方式下导致系统运行状态恶化。因此,需要研究风电机组新型调控策略,使充分自治转变成能够兼顾系统某些特殊运行需求的有限自治,配合系统渡过难关。针对此问题,提出了能够兼顾系统调频需求的分布式风电机组分散自治调控策略,该策略根据风电机组运行信息和系统频率将风电机组调控区划分为并网控制区、正常调控区、异常调控区、紧急调控区和脱网控制区五类,并给出了异常调控、紧急调控和故障调控三种新的调控模式。算例表明:风电机组能够较好地根据系统调频需求,在最大可用输出功率范围内调整自身输出功率,一定程度上给予系统积极的支持。     

风电场一次调频控制方法及试验研究

目前大量并网的风电机组按最大功率跟踪曲线运行,其功率不能响应电网频率的变化,不具备一次调频功能,这将严重影响电网的安全稳定运行。在分析风电场运行状况基础上,提出在现有风电场机组中加入虚拟惯性控制策略,以提高风电机组输出功率快速响应电网频率变化的能力;通过在风电场集中引入下垂控制策略,获得风电场一次调频总功率,再经过风电场能量管理平台分发给各台风电机组,实现风电场一次调频功能。现场试验结果表明,风电场机组能够像常规发电机组一样进行电网一次调频,其一次调频响应有功功率的速度优于水电机组指标规定的要求。     

限出力条件下风电场调频控制策略

随着风电并网容量的迅速增加,风力发电本身运行特性给电网带来的问题越来越突出。当夜间风速较高,而系统负荷处于低谷时,风电场最大可能发电量会大于系统调度指令值,风电场出力受到限制,将产生大量弃风;同时,由于风力发电不具有像常规机组那样调频控制能力,风电的大规模并网加大了系统的调频压力。因此,提出限出力条件下风电场参与系统调频的控制策略,利用限出力条件下风电场的弃风功率,通过附加风电场调频控制器,对系统频率下降的情况进行调控。仿真结果表明,根据所提出的调控策略,可有效减轻系统调频压力,提高系统频率恢复能力,并且能尽可能多地利用弃风功率,提高风电场风能利用率。     

避免频率二次跌落的风电场一次调频功率分配方法

风电场基于下垂控制参与系统一次调频时,参数整定不当可能引发机组转速保护动作进而带来频率二次跌落问题。为此,提出了一种避免频率二次跌落的风电场一次调频功率分配方法。首先结合下垂控制的响应过程分析了转速保护动作带来频率二次跌落问题的物理机理,然后基于转速及功率约束条件提出了风电机组调频功率评估方法,进而得到风电场的调频功率评估方法和风电场一次调频功率分配方法。基于Matlab/Simulink搭建了含有风电场的仿真模型。仿真结果表明,所提方法可充分发挥风电机组的调频能力,并避免频率二次跌落问题。     

参与系统调频的风电机组控制策略研究综述

电力系统频率是衡量电力系统电能质量的重要指标,风电机组自身运行特性导致大规模风电并网对系统频率稳定产生极大威胁,风电参与系统调频将成为电力系统未来发展的必然趋势。由于风机本身不具备频率调整的能力,因此风电机组调频控制策略已成为目前风力发电技术的研究热点,为此,在双馈感应风电机组(double fed induction generator,DFIG)正常运行控制基础上,对其参与系统调频控制策略方面相关研究进行分析和综述,分析了减载(deloading,del)运行参与调频的必要性和最优减载法案,研究虚拟惯性控制、下垂控制、桨距角控制等控制方法及其相互辅助从而达到高效调频的协调控制策略,最后展望了需进一步重点研究的内容:储能技术参与风电场调频的协调控制,风电参与系统调频的经济性分析。     

考虑频率约束及风电机组调频的风电穿透功率极限计算

随着风电渗透率持续增加以及虚拟惯性/一次调频控制技术逐步推广应用,准确计算风电穿透功率极限对于确保电网安全稳定运行和指导风电并网规划建设具有重要意义。为此,文中定量表征了风电场虚拟惯性响应特性,并采用传递函数模型表示风电场一次调频响应特性,进而建立了包含风电场、同步发电机组调频控制的电网等值转子摇摆方程,用于描述电力系统频率响应特性。在此基础上,以电网稳态频率偏差约束和频率变化率约束为边界条件,提出了风电穿透功率极限的解析求解方法。最后,通过IEEE 14节点系统算例验证了所提方法的精确性和有效性。     

风电场限功率状态下电网旋转备用优化分配

并网风电场参与电网调频且主动提供旋转备用是高渗透率电网的客观需求,而风电场限功率运行是风电参与调频的必要条件。定量分析了风电场限功率运行对二次调频指标及风电极限穿透功率的影响,认为风电场限功率运行能从调频备用容量以及调频速度两个方面减轻同步发电机的调频压力,同时增加了电网中风电的极限穿透功率。为研究风电场限功率运行下的二次旋转备用分配问题,建立了电网备用优化模型并构建了包含等值同步发电机及风机的动态等值模型,通过MATLAB/Simulink进行求解及仿真,优化及动态仿真结果均表明风电场处于限功率状态有利于增加电网频率稳定性并减少旋转备用。     

一种基于双馈风机锁相环动态响应的风-火协同调频策略

针对风电机组参与系统频率调整与传统同步机电源相互配合的问题,通过合理设置双馈风电机组锁相环控制参数使其具有与传统同步机电源相似的惯量响应能力,进而分析风电机组惯量响应与同步机一次调频之间的相互影响,在此基础上提出风电机组主导的风-火协同调频控制策略。本策略的优点在于能减弱风电机组惯量响应过程中对于同步发电机组一次调频出力的抑制作用,加快同步发电机调频响应速率,进一步优化系统频率。最后在EMTDC/PSCAD中搭建时域仿真系统,验证了所提出理论分析的正确性与控制策略的有效性。     

考虑风速差异的风电场减载方案与一次调频策略

风电的大规模并网给电力系统带来了惯量降低和一次调频能力不足等问题,可减载运行且具备调频功能的风电场可有效应对该问题。为此,提出了一种风电场减载方案以及相应的一次调频策略。首先,介绍了综合惯性控制和桨距角控制的原理,并分析了风电场减载运行的必要性。然后,研究了不同风速下风机减载能力的差异性并制定了风电场内减载功率分配方案,根据制定的减载方案,提出了相应的一次调频策略,以充分利用风电场的调频能力并避免频率的二次跌落。最后,基于Matlab/Simulink搭建了仿真系统模型,仿真结果表明所述减载方案和调频策略可以合理分配减载功率并提升风电场的调频效果。     

提升海上风电经柔直联网系统频率稳定性的协调控制策略

针对大规模海上风电经柔直联网引起的受端电网惯量降低、频率调节能力下降等问题,提出了海上风电与柔直主动支撑系统频率的协调控制策略。在惯量支撑方面,利用直流电容能量主动支撑系统惯量,并通过直流电压建立风机转速与频率的耦合关系,提出了基于差异化转子动能调节的风电场惯量支撑协调控制策略,以提升受端电网惯量水平。在频率偏差调节方面,根据本地直流电压偏差量,提出了基于风机变速控制与桨距角控制的风电场一次调频策略,并设计了基于附加桨距角控制的风电场二次调频策略,以提高系统的频率稳定性。最后,设计了多时间尺度频率支撑控制策略的协调配合流程,并基于RT-LAB OP5600实时数字仿真平台验证了所提策略可有效提升系统的频率支撑能力。     

高渗透率下风电的调频技术研究综述

近年来全球风电渗透率不断提高,风电机组逐步替代传统同步机组,是引起电力系统频率调整困难、影响电网安全的主因之一.通过升级控制设计,风电可以提供旋转惯性和频率调节能力,变害为益,改善系统频率安全.结合调频时间尺度,详述风电参与调频的各控制方法原理和特性,并分析不同方法的利弊和适应环节.分析高渗透率风电并网对电力系统频率稳...     

甘肃酒泉风电功率调节方式的研究

酒泉风电基地(Jiuquan wind power base,JQWPB)是中国第一个千万千瓦级示范风电基地,它的建设给甘肃电网乃至西北电网带来调频调峰、电力电量消纳等技术难题,利用河西地区测风资料和近期调度能量管理系统(energy management system,EMS)实际运行数据,分析甘肃酒泉地区风资源特性和风电出力特性,研究风电并入电网的功率调节方式,根据国内技术发展水平和河西资源状况,比较了抽水蓄能、常规火电以及抽水蓄能和火电联合3种功率调节方式,得出了抽水蓄能电站不能用于风电功率调节、抽水蓄能和火电联合调节存在不确定性和一定规模的常规火电可以满足风电功率调节要求的结论。建设一定规模的火电基地,并在酒泉地区将其电能以特高压直流外送是解决酒泉风电调频调峰与电量消纳的有效途径。     

风电参与电力系统调频综述

目前风电并网运行渗透率逐步增大,利用风电参与电网频率调整,增强系统运行的稳定性已经成为国内外研究的热点问题。综述了风电参与系统频率调整的控制策略研究进展,对比研究了虚拟惯性控制、下垂控制、转子转速控制、桨距角控制、附加储能系统等不同控制策略,明确了各种控制策略的原理、优缺点以及适用范围。分析了风电场内不同风机之间的协调控制算法以及风机与其他常规机组之间的协调配合控制。阐述了智能算法、虚拟同步发电机技术给风电调频带来的新思路以及电压源型高压直流输电技术的应用给风电调频带来的挑战。最后,展望了未来研究的重点内容:源荷双侧的高度不确定性对风电调频的影响;风电调频算法参数整定的依据;风电参与系统调频容量的评估方法。