双馈风力发电系统最大风能控制策略研究

风力发电是一种新型的绿色能源,正逐渐成为世界各国争相开发的新技术能源。近几年来,随着科学技术的进步,变速双馈风力发电技术在风力发电中得到广泛应用。该技术能够最大限度地捕获风能,同时还能够实现发电机组与电网之间的柔性联接,提高风力发电系统运行的动静态稳定性。针对双馈风力机捕获最大风能的工作原理进行简单阐述,重点讨论双馈风力发电机组的控制策略,最后通过系统仿真验证双馈发电机的运行性能。     

风能转换系统双频环滑模控制

为了实现额定风速以下风能转换系统风能捕获率的最大化,根据风速的多时间尺度特性,基于频率分离原理建立风能转换系统的双频环模型.在最优控制理论的指导下,针对低频环模型和高频环模型分别设计优化控制器,其中低频环采用PI控制;高频环采用加权积分型增益滑模控制.仿真结果表明,采用基于滑模控制的风能转换系统双频环优化控制方法,风能捕获率和叶尖速比相对于单纯的PI控制具有更好的控制效果,且当系统稳定运行时,风能捕获率可以保持在最优值0.475附近,叶尖速比也可以维持在最优值7 附近,可以实现额定风速以下的风能捕获率最大化.     

综合能源系统优化调度综述

能源分配是综合能源系统满足负荷需求的重要组成部分,然而目前大多数能源分配策略都严重依赖于精确性有限的预测技术。以综合能源实时分配为目标,提出了一种基于储能容量配置的综合能源多级分配策略。首先考虑经济性,以气价和分时电价为基准区分不同场景;其次根据综合能源设备转换能力和负荷侧需求响应能力,制定针对不同场景的综合能源多级分配策略,确定各输出端出力顺序。最后,将上述能源分配策略作为约束条件嵌入多目标热交换优化算法,将综合能源经济调度问题转换为储能容量配置问题。仿真结果表明,与传统的能源分配策略相比,由于考虑了多种场景以及储电和储热的协同作用,综合能源经济成本更低,同时,园区综合能源系统内部的用能满意率也得到提升。

     

基于数据的风能转换系统自适应控制

为了解决风能转换系统的建模困难问题,实现额定风速以下风能捕获率的最大化,根据数据驱动控制理论,在风能转换系统中采用基于数据的自适应控制方法。将风能转换系统用时变动态线性系统合理代替,利用风能转换系统的输入输出数据,通过投影估计算法获取动态线性系统的拟梯度向量,在线调整参与设计出自适应控制器。仿真结果表明采用基于数据的自适应控制方法能够有效地实现额定风速以下风能转换系统的最大风能捕获。     

综合能源系统优化调度综述

含多能源站的区域综合能源系统(district integrated energy system,DIES)具有多层级、多运营主体的特征,难以采用传统的集中式方法优化调度。为保证不同运营主体的利益与隐私,该文提出了一种考虑阶梯型碳交易机制的区域电−热综合能源系统分布协同调度方法。首先分析运营主体特性,构建计及热网动态特性和站间互济的综合能源系统模型。在此基础上,构建综合能源系统双层优化调度模型：在系统调度层中,以运营商的经济性和低碳性为目标;在站间调度层中,能源站根据系统调度层的优化结果,调整自身调度策略以实现利益最大化。最后,采用目标级联分析算法(analysis target cascade,ATC)实现交互变量的解耦,并提出了层内迭代、层间互联的求解方法。仿真结果表明,所提调度方法可提高系统运行的低碳经济水平,并通过分布优化兼顾各主体的利益诉求,更满足实际调度需求。

     

园区综合能源系统优化运行研究综述

多区域综合能源系统(integrated energy system, IES)的能量供需关系复杂,增加了系统规划及运行调度的难度。为此,提出了计及区域能量互济的多目标双层优化策略。其中,规划层选取年化总成本、㶲效率及年碳排放量作为优化子目标,并对子目标赋予权重因子,建立多目标优化模型;调度层以日运行成本最低为目标函数,并计及区域能量互济的作用。分别采用线性权重递减的粒子群优化算法和整数线性规划方法求解规划及调度问题,实现了二者的协同优化。算例分析表明：双层优化策略将IES的运行特性纳入规划过程,提高了规划方案的可行性;应合理配置多目标优化的权重因子,以实现多目标的合理折中;区域能量互济能够优化IES的运行方式,提高综合效益。

     

风能转换系统的MPPT变增益极值搜索控制

针对传统最大功率点追踪(MPPT)极值搜索法固定积分增益存在的不足,依据不同积分系数对系统的影响,提出了一种MPPT变增益极值搜索法,使积分增益随叶尖速比和功率系数之间平均相位移的变化而变化.仿真结果表明,采用改进后的MPPT极值搜索法,平均风能捕获率较传统的极值搜索法有所提高,且当系统达到稳定运行点后,叶尖速比的标准差较积分增益为0.01时降低了0.05,有效地抑制了系统在稳定点附近的振动,提高了系统的动态性能.     

山东省风能资源综述

风能是一种可再生资源，风能利用在我国具有悠久的历史。山东省幅员广阔，具有３０００ｋｍ长的漫长海岸线，凸向黄海半岛地形孕育了丰富的风能资源。本文通过分析风能资源特点，介绍我国风能区划原则，结合山东省风能分布特征，概括分析了山东风能资源状况和发展前景。     

风能转换系统控制技术的最新发展及展望

本文综述了国内外风力发电技术的发展和应用现状，对应用在风能转换系统中的最大风能捕获和改善系统动态特性的各种控制方法，尤其是非线性控制方法和智能控制方法进行了总结，最后指出了风能转换技术存在的问题和发展方向。     

电力系统优化控制策略的鲁棒性评估

为了对电力系统优化控制策略的鲁棒性进行评估,综合考虑控制变量的可实现精度和状态变量的不确定性,建立了对控制策略的鲁棒性进行评估的指标,论述了单性能指标优化问题和多性能指标优化问题的控制策略鲁棒性满足要求的判断方法,提出一种基于抽样优化的控制策略鲁棒性评估方法,讨论了在若干控制策略的鲁棒性均满足要求或均不满足要求情况下进一步对各个控制策略的鲁棒性优劣进行比较的方法。以IEEE 30节点无功优化算例为例,对采用优化方法得出5个候选控制策略进行了鲁棒性评估,结果表明所提建议方法是可行的。     

风力发电系统中的最优控制策略综述

综述了近年来最优控制在风能转换系统稳定、最大风能捕获及调速系统控制等方面应用研究的主要成果与方法,并提出若干需要解决的问题。     

Grid-connected Control Strategies for a Dual Power Flow Wind Energy Conversion System

A novel dual power flow (DPF) wind energy conversion system (WECS) based on an electrical variable transmission (EVT) machine is proposed recently. The structure of the novel EVT-based WECS, especially the grid-connected configuration, is different from any other existing WECSs. In this paper, the grid-connected control strategies of the DPF- WECS are proposed by controlling the DC-link and the inner rotor side converter, where the DC-link with and without the energy storage system (ESS) is considered separately. The relevant control strategies are presented to enhance the grid fault ride through capability of the DPF-WECS. Moreover, the maximum power point tracking control strategy and the pitch control strategy are also studied to implement the complete functionality of the DPF-WECS. The simulation model of the DPF-WECS is developed based on the EVT mathematical models and proposed control strategies. Finally, the simulation results verify the efficiency of the proposed control strategies for the DPF-WECS.     

基于dSPACE的风能转化系统控制器设计

为实现风能转化系统控制器的快速开发,介绍了一种基于dSPACE的风能转化系统控制器设计方法。该方法利用dSPACE的快速控制原型方式和dSPACE系统软硬件环境,采用Matlab/Simulink的系统建模方法设计了以变速风力鼠笼感应发电机组为例的实时控制系统;并对控制参数进行在线调整,改善实际的性能。实验结果表明:采用dSPACE平台可以快速完成风能转换系统控制的研究和开发,缩短控制系统的开发周期,获得满意效果。     

适用于风电功率调控的复合储能系统及其控制策略

复合储能系统能够发挥不同储能方式的优势,有效提高储能系统的综合性能。针对并网风电功率调控目标,考虑不同储能方式的特性,构建一种基于蓄电池和飞轮储能的复合储能系统结构和数学模型,并重点研究其控制策略。通过合理设计中央管理层的控制策略,可以保障复合储能系统安全稳定运行,并对其吞吐功率进行优化,从而能够提高风电功率的调控效果;对于储能单元控制器,提出了蓄电池的功率和能量两种激活模式,并结合多模态电流滞环控制方法,实现功率在复合储能系统的各储能单元间合理流动。仿真结果表明,所提复合储能系统及其控制策略是可行有效的。     

变速恒频风力发电机风能最优控制

基于风速分布服从Weibull双参数分布,分析变速恒频风力机的特点和运行特性,以1.5 MW变速恒频风电机为研究对象,构建风电机在特定风资源下年能量输出的优化模型,以尽可能实现年能量输出最大化为优化目标,将改进型粒子群算法用于模型进行求解,并与原设计的风电机参数相比,求解结果显示其优越性,从而说明该方法的可行性和实用性.同时,探讨了分别改变Weibull分布尺度参数和形状参数时,叶尖速比与能量输出的关系;仿真结果表明风能大小更多的由Weibull分布的尺度参数决定,说明了与风速分布相比风能大小更多的取决于平均风速.     

基于状态量预测的风储联合并网储能优化控制方法

为了使风电场兼具可调度性和输出功率平稳性,提出了基于状态量预测的电池储能系统(BESS)优化控制方法。该方法在BESS配合风电场短时调度的基础上增加了预测控制模块,该模块根据超短期风功率预测结果对电池极限状态进行预判,并综合考虑预测误差、波动尺度限定值和运行约束条件,实时调节BESS输出功率,以降低极端状态下的并网尖峰波动。为了提高预测精度,提出了结合混沌法和一般线性法的神经网络组合预测模型。算例结果表明,所提控制方法能使风储并网功率很好地跟踪调度指令,在实现了可调性的同时降低了并网尖峰波动。     

应用于平抑风电功率波动的储能系统控制与配置综述

随着电力系统中风力发电渗透率的不断增加,在风力发电机上或者风电场并网点集成储能系统对风电功率波动进行平抑,以减少其对电力系统运行控制的影响成为研究的热点。文中首先对目前已有的应用于平抑风电功率波动的储能系统示范工程进行了介绍,然后对储能系统应用的4个重要问题进行了全面的综述与总结,包括储能类型的选取、储能系统的功率和容量配置、波动平抑控制算法、储能系统能量管理等4个方面,并对目前存在的关键技术问题以及未来的研究方向进行了探讨与分析。     

An Optimal Coordination Control of Hybrid Wind/Photovoitaic/Energy Storage System

为解决光伏和风电场的输出功率剧烈波动引起的电能质量下降和电网电压波动的问题,提出了利用复合储能技术分别平抑风光联合发电系统的输出功率在不同时段内的波动。在平抑功率波动过程中,提出了可变时间常数控制,不断实时优化低通滤波器的时间常数,实现了对储能系统充放电功率的灵活、快速控制,改善了储能系统的运行,减小了储能容量;同时提出最大输出功率限制控制保护储能运行在合理的范围。通过建模仿真验证了控制方法的有效性。     

基于双模糊算法的风电机组储能系统优化控制

在风力发电机组并网运行时,通过配置飞轮储能系统(flywheel energy storage system,FESS)可以有效地平抑风电机组输出功率的波动.在模糊混合PID控制基础之上,提出了一种双模糊控制策略,利用模糊推理将风力发电机组输出的有功功率和飞轮转速两个优化控制目标同时引入到FESS的控制之中,使二者形成紧密联系又彼此制约的关系.然后对电网侧d轴电流引入补偿以稳定直流侧电压,实现近一步优化控制.最后利用Matlab/Simulink进行仿真验证,仿真结果表明,与传统控制策略相比,采用文中的控制策略时电网侧的有功功率波动明显减小,飞轮转速未发生越限现象,直流侧电压波动不超过20V.     

风光储混合系统的协调优化控制

为解决光伏和风电场的输出功率剧烈波动引起的电能质量下降和电网电压波动的问题,提出了利用复合储能技术分别平抑风光联合发电系统的输出功率在不同时段内的波动。在平抑功率波动过程中,提出了可变时间常数控制,不断实时优化低通滤波器的时间常数,实现了对储能系统充放电功率的灵活、快速控制,改善了储能系统的运行,减小了储能容量;同时提出最大输出功率限制控制保护储能运行在合理的范围。通过建模仿真验证了控制方法的有效性。