均值–方差模型在风电并网系统无功优化中的应用

针对风电并网的无功优化问题,提出基于均值–方差模型的风电并网系统无功优化模型。该模型以有功网损的均值作为无功优化控制策略的经济性指标,以网损的方差作为风险性指标,同时考虑经济性和风险性;模型采用应用反向学习策略的群搜索算法进行求解。采用含风机和无功补偿装置的IEEE-14系统作为算例,将系统的有功网损优化结果和节点电压偏移量与传统的有功网损最小化这一目标函数的无功寻优控制策略结果进行对比,验证了所提出模型的有效性。     

计及电动汽车充电桩无功响应能力的电网节能降损控制方法

提出计及电动汽车充电桩无功响应能力的电网节能降损控制方法。首先分析了充电桩作为无功源的特征以及无功调压原理,进而提出了考虑日前优化调度和日内优化修正的无功电压优化模型,日前优化调度利用传统并联电容器组和有载调压变压器以降低网损,日内正常运行时利用电动汽车充电桩无功支撑来降低网损。提出了基于无功电压灵敏度的时序递进的无功控制方案。最后,以含风电的IEEE30节点系统为算例验证了该节能降损控制方法的有效性。     

基于遗传算法的双馈风场分群无功控制策略

现有的双馈风电场无功控制多数采用恒功率因数控制,既没有充分利用风电场内双馈风电机组和无功补偿设备的无功调节能力,也没有考虑风电场集电系统的网损。提出了一种综合考虑集电系统特点和DFIG无功调节能力的无功控制策略,该策略以实时监测的风电场并网点电压数据和DFIG有功出力数据为基础,通过分析双馈风电机组的功率特性和风电场的无功需求,利用遗传算法求解风电场多目标无功优化控制模型,达到降低集电系统网损和改善并网点电压的目的。对某实际风场的仿真算例验证了所提策略的有效性。     

含变速恒频风电机组并网后的配电网无功优化

目前对广泛采用的变速恒频风电机组并网后的配电网无功优化问题还少见有研究。分析了变速恒频风电机组有功功率特性,建立了含变速恒频风电机组的配电网无功优化模型,并分析了风速变化对风电机组输出有功功率的影响。采用二进制粒子群优化算法对配电网中有载调压变压器和并联电容器组等无功控制变量进行优化,通过算例分析验证了该方法的有效性。     

多场景下含风电机组的配电网无功优化的研究

研究了多场景下含风电机组的配电网无功优化问题。利用概率统计的思想解决了风电机组有功输出的不确定性问题,根据转子侧最大电流限制条件确立了风电机组无功输出范围。结合传统的电容器无功补偿方法,将风电机组作为连续可调无功源参与到配电网的无功优化。建立了以系统网损最小和节点电压越限惩罚为目标的无功优化模型。算例表明不同场景下的风电机组参与配电网无功优化可有效地降低系统的网损,提高各节点电压,同时,增强配电系统受风速影响的适应性。     

面向电力市场的含风电机组配电网无功优化模型及其求解算法

从电力市场角度出发,在研究变速恒频双馈异步风电机组(DFIG)功率特性的基础上,按照无功功率流向的不同以及无功功率与有功功率的关系,将DFIG输出功率分为3个运行区域,并给出各个区域内无功功率费用计算函数.建立以有功网损、无功功率费用及电压越限最小为目标函数的无功优化模型,采用基于自适应步长的细菌觅食优化-粒子群优化混合智能算法进行求解,避免了标准细菌觅食算法易陷入局部最优解的缺点,进一步提高了优化前期的全局搜索能力和优化后期的局部搜索能力.仿真算例表明,所提方法有效降低了系统网损,并充分调动风电场参与电网无功电压调节.     

双馈电机风电场无功功率分析及控制策略

提出一种双馈电机风力发电系统无功极限的计算方法，该方法以双馈电机风电系统的功率关系为基础，考虑了网侧变换器在其功率允许范围内的无功发生能力，系统动态无功极限为定子与网侧变换器的无功极限之和。对双馈电机风电场在强电网无功调节中的应用进行了探讨，提出双馈电机风电场对当地用户进行就近无功补偿的策略，并给出相应的无功分配策略，包括风电场各风机之间以及单台风电机组定子和网侧变换器之间的无功分配原则。双馈电机风电场在实现变速恒频优化运行的同时，充分发挥了风电机组和整个风电场的无功处理能力，使其参与所连电网的无功调节。     

电压越限概率指标及其在含风电场电网无功优化控制的应用

针对间歇性风电使得基于实时无功优化的电压控制效果劣化问题,提出一种含风电场的无功优化控制模型,用以应对风电功率不确定性对电压控制的影响。根据变速恒频风机有功出力的概率分布,联合风电出力变化与电压变化的关系提出电压越限概率指标及其表达式,基于电压越限概率建立无功优化控制模型。以国内某电网为例,分别应用传统无功优化控制模型和文中所提出的模型进行无功优化控制,并对比其优劣性。结果表明,所提模型不仅能够有效地控制电压,还能降低风电接入下节点电压发生越限的概率。     

基于配电网无功优化的变速恒频双馈风电机群控制策略

针对接入地区配电网络的大规模变速恒频双馈风电机群与系统运行状况,基于单台风电机组的分段分层控制及配电网的无功优化思想,提出了变速恒频双馈风电机群并网运行的实时控制策略。并以北方某风电场及其接入系统为例,针对风速发生渐变扰动及系统侧某节点发生无功突变2种情况,对风电机群及其接入系统在该控制策略下的运行特性和关键节点的电压特性进行了仿真和分析。仿真结果说明该控制策略不但能保证风电机群最大限度地、安全地捕获风能,同时也能充分发挥机群的无功调节能力,平衡无功扰动,提高风电机群和接入系统的电压稳定性,实现全网的无功优化。     

含风电和柔性直流的电力系统多场景概率无功优化

随着大规模风电并网以及多端柔性直流VSC-MTDC的广泛应用,传统无功优化己不能很好地适应现今包含间歇性风电场的交直流并列运行系统。本文提出一种基于场景分析法的含风电场及VSC-MTDC的交直流并列运行系统无功优化方法,首先统计风电场出力的历史数据拟合风电出力的多场景概率,接着通过考虑风电场的多场景组合,建立以多场景下的综合网损期望值最小化为目标函数,计及VSC-MTDC系统级控制策略的交直流系统运行约束的含风电场和VSC-MTDC参与的多场景无功优化模型,并采用全局最优解求解器Ipopt分别求解主从控制模式以及电压下垂控制模式下的最优无功方案。最后以实际的广东南澳片网作为算例进行分析,通过与单一场景下主从控制、下垂控制模型下的优化方案进行对比,验证了本文所提方法的有效性。     

考虑输入风速缺失时风电场风机功率调度方案

使用风机输入风速数据对风电场功率调度方案进行优化,当某些台风机出现输入风速数据异常或缺失时,利用线性回归模型建立各台风机风速之间的关系,从而计算出缺失的风速数据。在得到所有风机输入风速数据的基础上,针对由双馈感应异步发电机(DFIG)组成的风电场,考虑发生弃风时根据电网调度向风电场下达的有功出力指令以及电网需求的无功指令,以该风电场所有DFIG损耗最小为目标函数建立了有功、无功统一调度模型。在算例分析中与按各台DFIG的无功极限占风电场无功极限比例的无功分配方案进行了对比,在PSCAD上搭建了风电场模型,验证了该调度方案的有效性和优越性。     

考虑风电功率预测的分散式风电场无功控制策略

分散式风电接网模式可以解决集中式并网限电等问题,但对配电网传统运行模式带来挑战。为解决其经济稳定运行难题,提出了一种包含无功预测、无功整定、无功分配的三层新型分散式风电场无功协调控制策略。其中,无功预测层利用物理和统计方法组合预测单台机组未来无功输出能力;无功整定层针对有无无功补偿设备,提出风电机组基于电网无功缺额降出力的自身补偿和多时间尺度协调离散补偿设备、静止无功发生器(SVG)与风电机组共同补偿配电网无功需求方法;无功分配层基于风电功率预测无功功率信息,考虑风速波动性,按照优先级动态筛选风电机组,调节其输出功率以跟踪无功补偿指令。工程算例证明了所提策略可以有效提高电压支撑能力,减小风电场损耗。     

Operation Region of Doubly Fed Induction Generators Based on Rotor Slip under Maximum Power Point Tracking Control and Power Dispatch

Quantification to the operation region of wind turbine generators is critical for them to participate in active/reactive power dispatch and frequency/voltage control, functioning similarly to the synchronous generators. Although it is well known that operation region of doubly fed induction generators is decided by the current/capacity limits of the stator, rotor, and grid-side converter, it is found in this article that the operation region consists of a cluster of curves based on rotor slips and is thus related to wind speeds and control modes. The slip affects both reactive power capability and active power range. The solution to slip for maximum power point tracking control and power dispatch modes is proposed, including rotor speed limit and power flow constraints. Numerical results show that under the maximum power point tracking mode, higher wind speed yields lower rotor slip and a wider operation region. Under the power dispatch mode, pitch angle regulation yields the same operation region, while different power settings correspond to different VAR capabilities; rotor speed regulation yields different slips and operation regions. When keeping other conditions the same for power dispatch, the pitch angle regulation yields a larger operation region than rotor speed regulation.     

变速恒频风电机组运行控制

在PSCAD/EMTDC下建立了双馈型感应变速风电机组动态模型,基于该模型提出一种风电机组功率控制策略,并分析了机组约束条件对控制策略的影响。该策略实现了无风速测量下的最大风能追踪,并可以对风机捕获的功率进行控制,使风电机组在风力限制范围内承担系统功率调节任务。对一台2 MW双馈型感应变速风电机组进行了仿真,仿真结果表明控制方案在风速波动条件下能够准确、有效地对风电机组最大风能追踪,并能对有功、无功功率按计划进行独立调节。     

考虑拓扑影响的风电场无功优化策略研究

双馈风电机组(DFIG)机群的拓扑结构对风电场无功优化有较大影响。分析了DFIG的无功出力极限,将DFIG作为风电场连续无功源,计及风电场有载调压变压器分接头设置对DFIG机端电压的影响。以风电场内部有功损耗最小为优化目标建立风电场无功优化模型。最后,以丹麦HornsRev1离岸风电场为例,采用粒子群优化算法对所建立的无功优化模型进行求解。仿真结果验证了所提优化控制策略的安全性和经济性。     

基于变参数减载控制的风电场一次调频策略

变速恒频风机通过电力电子设备实现并网,导致机组转速与系统频率不再有耦合关系,无法主动响应系统频率变化。针对风电大规模并网引发的系统调频安全问题,采用优先减载低风速机组的风电场预留备用策略,并结合桨距角控制,实现满足系统备用需求,同时最大限度地储存旋转动能;然后提出了变调频系数的虚拟惯量控制策略,给出了下垂系数的整定方法,以实现风机减载功率充分释放,为系统提供可靠的调频功率支持。在DIgSILENT中建立了系统仿真模型,结果表明：所提策略能够合理分配风机的减载功率,并有效利用备用容量参与系统调频,提升了风机的频率控制能力。     

考虑风电机无功调节能力的配电网有功 / 无功联合调度

针对含风电的配电网运行的研究大多只关注风电机输出的有功功率,而忽略其具有的无功输出能力。通过对双馈风电机组功率极限曲线的详细分析,建立考虑风速随机性的配电网有功/无功联合调度模型,该模型同时考虑调度方案的最优性和鲁棒性,并采用基于极限松弛的方法进行求解。仿真结果表明,所提方法可利用风电机的无功调节能力提高配电网电压稳定裕度,同时减少额外无功设备的投入,且所提方法获得的调度方案具有较高鲁棒性。     

分散式风电场不同时间等级的多目标无功优化控制

针对具有一定动态无功调节能力的双馈式风力发电机组构成的分散式风电场,为解决其经济稳定运行,提出一种包含风功率预测的不同时间尺度多目标无功优化控制方法。考虑风速变化相关性分组-单机预测风电机组无功输出情况,通过风电机组和SVC共同补偿电网无功需求;根据风电预测无功功率信息,采用多目标无功控制快速有效调节其输出功率以跟踪无功补偿指令。为减少风电场内设备动作次数,选取不同时间级的控制,目标为分钟级无功控制以有功网损最小为优化目标,秒级的无功控制以电压偏差最小、电压稳定裕度最大、短时闪变最小为综合优化目标,毫秒级的无功控制以机组变流器的瞬间最大无功支撑能力为优化目标进行无功分配。工程算例证明所提策略有效的降低网损、提高电压支撑能力并保证电网正常的运行。     

基于永磁直驱同步风电机组的分频海上风电系统控制策略

海上风电经分频输电线路传输的研究近年来引起国内外的关注。由去除机端换流器的多台基于永磁直驱同步发电机(PMSG)的风电机组、海底电缆和交交变频器组成的分频海上风电系统,可通过线路末端的交交变频器控制PMSG的转速捕获风能,可节省初始投资和运行维护费用。考虑变压器和输电线路的影响后,推导出分频海上风电系统的准稳态模型,基于转子平均磁链定向给出多机矢量控制器的设计原理;从曲线拟合的角度,给出多机组运行频率的求解方法;以4台PMSG为例,搭建了分频海上风电系统仿真模型。结果表明采用多机矢量控制方法,在不同风速条件下,风电机组的转速均能够跟随指令值,并实现风能的最优捕获。     

风电场及机组出力损失计算模型与方法

提出了一种风电场及机组出力损失计算模型与方法。利用风电机组的历史运行数据建立风速、风向与功率间的专家数据库,基于该数据库建立风电机组出力损失计算模型,将机组故障或弃风期间的实测风速和风向代入该模型,计算得出风电机组以及该风电场的实时功率损失及在某时间段内损失的发电量。通过利用现场数据模拟计算,验证了该计算模型与方法的有效性,可对各种原因造成的机组出力损失做出准确计算。该方法既可提高风电场的运行管理水平,还可为风电场参与电网调峰调频提供准确的数据支持。