大规模风电接入新疆电网静态电压稳定性分析

介绍了含风电接入的电网静态电压稳定性分析机理.基于连续潮流计算,采用DPL仿真语言编程,应用P-V曲线法分析了含风电场的地区电网电压稳定.对基于普通异步风力发电机组、双馈风力发电机组和直驱风力发电机组风电场接入系统后系统的静态电压稳定性进行了分析比较.     

直驱风电场并网对系统静态电压稳定性的影响

风电场的大规模接入会对电网静态电压稳定性造成不容忽视的影响。以含直驱风电机组的扩展单机无穷大系统为例,通过2种静态潮流计算方法对含直驱风机的系统等值模型进行分析,推导风电接入后系统并网点母线电压的解析式。在BPA中分别建立含直驱风电机组的扩展单机无穷大系统以及实际电网系统的仿真模型,对比理论计算结果与仿真试验结果。分析并网点母线电压在不同控制方式下,风电渗透率、风机并网位置、负荷接入比例和负荷接入位置等因素对系统静态电压稳定性的影响。     

基于直驱永磁同步发电机并网风电场参与电力系统电压控制的调整

运用连续潮流计算的PU曲线法,对基于直驱永磁风力发电机(D-PMSG)并网风电场参与电力系统电压控制调整进行了研究。针对风电接入地区电网电压出现偏高或偏低的运行工况,通过调整D-PMSG网侧变频器的不同控制策略,使D-PMSG并网风电场发出或吸收一定的无功功率,最终使风电接入地区的电网电压在允许的偏差范围内,符合电网的相应规程。通过对新疆某地区电网进行仿真计算,根据绘制的D-PMSG构成的风电场参与电网电压调整控制前和控制后风电场升压站、公共接入点及地区电网重要变电站的PU曲线结果表明:通过调整D-PMSG风电场的控制策略,能有效改善含风电地区电网的静态电压稳定问题。     

基于普通异步发电机和双馈风力发电机静态数学模型的系统静态电压稳定性研究

基于普通异步发电机和双馈风力发电机模型对风电场接入系统的静态电压进行分析,通过对新疆某地区电网进行仿真计算,绘制了采用不同风力发电技术时风电场公共接入点、地区电网电压中枢点、重要变电站的PV曲线,分析了风电场接入系统的电压变化、静态稳定极限和裕度变化。根据仿真结果可以得出,系统弱节点处的静态电压极限值较低,由双馈风电机组构成的风电场的静态电压较由普通异步风电机组构成的风电场更稳定。     

直驱型机组风电场并网静态电压稳定性研究

对基于永磁直驱型机组的风电场静态电压稳定性进行了研究.通过单机无穷大系统分析了影响并网风电场电压稳定性的主要因素,以美国西部电网WSCC3机9节点系统为例,分析了风电场接入后对系统电压稳定性的影响,并对不同线路等值阻抗、不同控制方式下的电压稳定性进行了比较分析,得出了P-V曲线.     

直驱式机组风电场的无功补偿分析研究

文章基于装机总容量为49.5MW的某达坂城实验风电场为研究对象,根据风电场实测数据计算不同有功和无功出力、风电场的无功损耗和母线电压波动情况。为了让风电场不同容量直驱式机组的无功能够充分发挥出来,文章提出了恒功率因数无功控制方案,建立相关模型,通过仿真论证该方案的可靠性与实用性。实验结果表明直驱式风电机组的风电场能够充分利用风电机组的无功容量,减少母线汇集点无功补偿容量,基本能满足风电场的无功损耗,提高了母线电压的稳定性和安全性,具有较好的经济效益。     

不同控制策略下风电场接入地区电网的稳态分析

对采用不同控制策略的风电场接入系统进行稳态分析,将风电场输出功率随风速变化的间歇性和波动性扰动对所接入地区电网的影响离散化为多个稳态潮流计算,并通过绘制不同控制策略下风电场公共接入点、地区电网电压中枢点、重要变电站的PV曲线、网损曲线,分析风电场接入后地区电网的电压及网损变化,最后对采用不同控制策略的风电场最大接入容量进行分析。     

基于分层原则的风电场无功控制策略

针对由具有动态无功调节能力的变速恒频风电机组（包括变速恒频双馈异步风电机组和直驱永磁同步风电机组）组成的风电场,提出了一种新的电压无功分层控制策略。该策略由风电场局部区域某节点电压与参考值的偏差得到整个风电场的无功功率需求,并按等功率因数算法分配给各台风电机组,作为其无功功率控制目标参考值。参考值的实时整定过程考虑了风电场无功功率输出约束和功率因数约束。算例表明,所提出的策略既可抑制由周边负荷变化引起的控制点母线电压波动,又可抵御由局部电网故障造成的控制点电压跌落,具有维持风电场接入局部区域电网电压稳定的作用。     

大规模风电接入电力系统的静态电压稳定特性研究

基于DIgSILENT/Power Factory构建了新疆实际电网仿真模型,利用DPL（DIgSILENT Programming Language,DPL）语言编程实现连续潮流计算,通过绘制PV曲线和计算静态电压稳定裕度对静态电压特性进行分析,进而对新疆电网所关心的风电接入对系统电压稳定的影响进行了分析研究。结果表明,当前规模的风电容量接入新疆电网对其电压稳定性的影响较小,电网可安全稳定运行;并且不同类型风电机组构成的风电场对系统静态电压稳定性的影响不同。     

SVG对直驱式机组风电场无功补偿的研究

针对直驱式机组风电场并网点电压稳定性问题,采用静止无功发生器SVG进行无功补偿以稳定并网点电压。以PSCAD/EMTDC软件为平台搭建SVG对直驱式机组风电场无功补偿仿真模型进行仿真验证,仿真结果表明,当直驱式机组风电场以额定功率运行时,在直驱式机组风电场添加SVG可以有效帮助稳定直驱式机组风电场并网点电压。     

双馈风力发电机组系统接入与稳定运行仿真

分析了包含大量异步风力发电机组的风电场并网运行后对电力系统静态和动态稳定性的影响。从系统接入和稳定运行的角度研究了双馈风力发电机组及普遍采用的定子磁链定向矢量控制策略在提高风电系统稳定性方面的优势与不足。以实际机组为例在PSCAD/EMTDC平台上建立了仿真模型,结果表明双馈风力发电机组在风速发生变化时不仅能够以变速恒频方式运行并追踪最大风能,且电网电压也比传统鼠笼式风力发电机组更为稳定。在系统发生最严重的三相接地故障时,风电场具有更好的暂态稳定性。     

具有低电压穿越能力的集群接入风电场故障特性仿真研究

结合风电机组的结构和并网原理,对直驱风电机组提出了"卸荷电路+无功补偿"的低电压穿越改进控制方法,对双馈风电机组采用了DC-Chopper和SDBR(series dynamic braking resistor)代替Crowbar的低电压穿越改进控制方法。以PSCAD为平台分别构建了具备低电压穿越能力的直驱风电机组和双馈风电机组的并网仿真模型;结合风电并网技术规程,采用电压跌落器仿真验证了直驱、双馈风电机组在电网电压跌落下的低电压穿越能力。参照新疆达坂城实际风电场群接入系统方案,构建了包含具备低电压穿越能力的直驱、双馈风电机组的集群风电场仿真算例,研究了风电场送出线故障、集群风电场送出线电压跌落、系统线路电压跌落时风电场群故障穿越特性。仿真结果表明:集群接入风电场送出线电压跌落会影响相邻风电场及系统的电压和频率,故障结束后整个风电接入系统可以在风电接入技术规程要求的时间内恢复至稳态运行状态。研究成果有助于分析风电大规模集群接入系统的运行特性,提高电力系统对风电的接纳能力。     

双馈式风电场多阶段无功电压控制策略

为了应对大规模风电接入电网引起的电压稳定问题,提出了一种新型的多阶段无功电压协调控制策略。该策略首先基于风功率预测数据对电容器组的投切进行提前优化;稳态运行时,通过分析双馈风力机的PQ关系曲线,优先调整风电机组无功出力以实现对风电场的无功调控;电网故障时充分发挥静止无功补偿器的调节能力,并在故障切除后限制其出力以避免电压过冲,从而整体上实现无功电压的协调控制。最后以某一风电场系统的仿真结果验证了上述策略的有效性和可行性。     

VRB储能系统对风电场LVRT特性影响分析

为满足电网规定的并网风电场必须具有低电压穿越能力（LVRT）要求,提出一种在风电场并网点加入直接功率控制的钒液流电池（VRB）储能系统的拓扑结构来提高风电场LVRT.根据目前风电机组发展趋势风电场采用基于全功率双脉宽调制AC/DC/AC控制策略的逆变器的永磁直驱风电机组（PMSG）,VRB储能系统逆变器采用DC/AC双向功率流动的控制策略.所提出的控制策略通过协调控制风电机组机侧整流器、网侧逆变器和VRB变换器,实现平抑风电场出力和电压跌落时PCC点电压稳定控制及向电网提供一定的无功补偿.仿真结果表明,风速波动和系统电压跌落时,提出的方案可以有效平抑风电场出力波动,提高风电场LVRT能力,减小对系统安全稳定运行的负面影响.     

多端柔性直流输电系统在风电场中的应用

基于电压源型换流器(voltage source converter,VSC)的多端直流输电系统(VSC-MTDC)是理想的风力发电与电网联接的输电方式。分析基于双馈感应发电机的风电场输出特性以及VSC-MTDC的基本原理与控制方法,提出适用于风电场的VSC-MTDC系统的多点直流电压控制策略。利用PSCAD/EMTDC对该控制方法进行仿真,结果表明,该控制方法能实现定功率与定直流电压控制模式间的自动转换,确保定直流电压控制的换流站故障退出以及其他故障后直流电压的稳定控制与风电场的可靠输出。     

Small Signal Stability Analysis with Penetration ofGrid-connected Wind Farm of PMSG Type

The impacts of large-scale grid-connected wind farm on direct-driven permanent magnet synchronous generator(PMSG)type are discussed on the small signal stability performances of power systems.Firstly,a simplified practical model of wind farm of PMSG type is derived for analyzing small signal stability.The rotor-fluxoriented control strategy is applied to the modelling of PMSG.Secondly,the framework of small signal stability analysis incorporating wind farm of PMSG type is built.Finally,the different simulation scenarios based on the IEEE 3-generator-9-bus test system as benchmark are designed to conduct the eigenvalue analysis and to assess the impacts of wind farm of PMSG type on power system small signal stability.Some conclusions are drawn with simulation results.     

基于DFIG机组转子动能的风电场有功功率优化分配方法

由于风速的波动性,风电场需要找出一种控制方法以稳定其有功功率输出。在分析了现行的控制策略对风电场有功波动的抑制能力的基础上,根据双馈风电机组的运行特性,提出主动控制风机转子转速和桨距角的方式进行有功功率分配,进而达到平稳风电场有功出力的目的。控制策略以优化整个风电场的转子中储存的总动能的方法提高风电场有功功率的输出稳定性,并利用粒子群算法求解该优化问题。通过仿真,验证了该有功功率分配策略可以平抑风电场有功功率波动,提高风电场的有功输出稳定性。     

风力场中并网点电压稳定控制技术研究

为解决传统单一的风力系统电压控制方法无法解决多时间尺度波动以及电力系统多种类扰动问题,提出风力场中并网点电压稳定控制研究。釆用剩余的加速面积减去剩余的减速面积,得到能够使系统维持功角稳定的减速面积缺额,作为计算控制切机量的依据,通过暂态稳定预测及分析判定该电力系统是否处于稳定状态,实现电力系统暂态稳定应急控制;通过风力场群无功电压控制和风力场集群层控制策略,实现电力系统中风电场群电压的协调控制;通过紧急控制与协调控制相结合,完成风力场中并网点电压稳定控制。仿真结果表明,电压表现平稳且逐渐增加,电压趋近于电压指标,电压变化只有0.3%,迭代次数平均值为24.6次,恒功率因数控制技术计算过程中使用的时间平均值为157.46 ms,清除电网故障耗费的总功率平均值为772.05 MW。     

相同风速功率下两种风电机组响应电网短路故障的对比分析

介绍了双馈和直驱风力发电机组的结构区别。从二者数学模型入手,其交直交变频器采用相同的控制策略,机侧变频器采用解耦控制,网侧变频器采用恒功率因数控制。在EMTPWorks中分别搭建了具有相同风速功率曲线的直驱和双馈风电机组的仿真模型。并在相同条件分析了电网发生三相、单相短路故障时的二者的暂态特性差别,得出了PMSG在故障期间的无功变化幅值要比DFIG要大,但机端母线电压跌落、机组有功功率输出、变频器直流电容电压变化幅度以及频率波动均比DFIG要小,对风电机组的选型具有十分重要的意义。     

并网双馈风机PCC电压质量分析及控制策略研究

风电场运行过程中常有并网点(point-of-common coupling,PCC)电压与功率因数无法同时兼顾的控制问题。本文对装有风速前馈控制的恒电压控制进行改进,在其基础上增加了无功限幅环节,并基于有功预测层和无功控制层分层处理方式,提出了改进恒电压控制和恒功率因数控制相结合的联合控制策略,该控制策略根据风机实际运行时有功功率、无功功率的大小,计算出联合控制主导因子,并依据联合控制主导因子的变化情况,进行控制策略调整。利用电力系统分析综合软件(power system analysis software package,PSASP)建立了WSCC9节点系统模型,对系统控制策略进行了仿真验证,结果表明联合控制策略既能保证PCC节点电压的稳定,又能同时保证机组较高的功率因数。