异步风力发电机组小干扰稳定性机理

传统的电力系统稳定性分析的定义与分类主要是针对同步发电系统的动态。采用物理过程分析与特征模态分析相结合的方法,由简入繁的思路,逐步对笼型异步发电机、笼型异步风力发电机组及双馈异步风力发电机组的小干扰稳定性进行了探讨。分析结果表明,笼型异步风力发电机组的小干扰稳定性是由同转速相关的非振荡模式决定的,而双馈异步风力发电机组则是由同转子暂态电势及转子侧变频器控制器相关的振荡模式决定的。尽管主导模式不同,但电压降低是导致其特征值穿越虚轴的共同主因,因此,认为异步风力发电机组的小干扰稳定性从物理机理上讲属于电力系统电压稳定性范畴。     

异步风力发电机组小干扰稳定性机理

传统的电力系统稳定性分析的定义与分类主要是针对同步发电系统的动态.采用物理过程分析与特征模态分析相结合的方法,由简入繁的思路,逐步对笼型异步发电机、笼型异步风力发电机组及双馈异步风力发电机组的小干扰稳定性进行了探讨.分析结果表明,笼型异步风力发电机组的小干扰稳定性是由同转速相关的非振荡模式决定的,而双馈异步风力发电机组则是由同转子暂态电势及转子侧变频器控制器相关的振荡模式决定的.尽管主导模式不同,但电压降低是导致其特征值穿越虚轴的共同主因,因此,认为异步风力发电机组的小干扰稳定性从物理机理上讲属于电力系统电压稳定性范畴.     

双馈风电机组参与系统辅助频率控制的仿真

通过建立Matlab双馈机组风力发电仿真系统、增加频率控制环节,模拟系统频率变化时双馈风力发电机短时释放或吸收转子动能的情况,研究其辅助系统频率控制的作用。仿真结果显示,含双馈风力发电机组的风电场也能像常规机组一样参与系统辅助频率控制。     

基于功率跟踪优化的双馈风力发电机组虚拟惯性控制技术

基于电力电子换流器并网的变速恒频风力发电机组对电力系统的惯性几乎没有贡献,这将成为风电场大规模接入电网之后面临的新问题。在分析双馈风电机组运行特性和控制策略的基础上,研究双馈机组的虚拟转动惯量与转速调节及电网频率变化的关系,提出双馈风电机组的虚拟惯性控制策略。该控制策略通过检测电网频率变化来调节最大功率跟踪曲线,从而释放双馈机组"隐藏"的动能,对电网提供动态频率支持。通过对含20%风电装机容量的3机系统的仿真分析,验证该控制策略在系统出现功率不平衡后,能够利用双馈风电机组的虚拟惯量使风电场具备对系统频率快速响应的能力,从而提高了基于双馈风电机组的大规模风电场接入电网后的电力系统频率稳定性。     

电力系统特征值与状态变量对应关系分析

电力系统中特征值与状态变量之间的对应关系的分析对研究系统的详细动态特性具有十分重要的意义。文中首先对研究系统稳定问题的小扰动方法进行了分析,认为非线性动力系统的代数方程约束和各状态量之间的耦合关系是造成系统动态特性十分复杂的重要原因,进而利用同伦函数的概念给出了一种确定线性化系统中特征值与状态变量对应关系的方法。用此方法对简单电力系统做了分析,得出了令人满意的结果。     

大规模双馈型风电场的小扰动稳定分析

探讨了大规模双馈型风电场并网后对电力系统小扰动稳定性的影响。在双馈型风力发电机组(doubly-fed induction generator,DFIG)动态建模中,建立基于定子磁链定向控制策略的双馈风机实用机电暂态模型;在转子侧换流器建模中,引入定子磁链定向控制策略实现定子有功、无功功率的解耦控制;并在此基础上推导了含大型风电场接入的电力系统小扰动稳定特征值分析的状态矩阵;最后以新英格兰10机39节点系统为算例,对大型风电场接入的电力系统小扰动稳定性的影响进行了全面的仿真分析,得出了一些初步的结论。     

双馈风电机组的功率控制技术研究

我国风力发电发展迅速,风电场的装机容量不断增大。由于风力发电机组输出功率具有波动性、间歇性等特点,大规模风电接入对电力系统的安全运行造成严重影响,制约了我国风电事业的持续发展。因此,对风力发电机组的有功功率和无功功率控制技术进行研究,使风力发电机组能够参与系统功率的调整具有重要意义。本文首先建立了变速恒频双馈风力发电机组的数学模型,并对双馈风力发电机组的有功和无功调控能力进行了分析。然后,本文提出了实现双馈风力发电机组的有功和无功控制的方法。最后,本文利用PSCAD/EMTDC仿真平台建立了双馈风力发电机组的仿真模型,并通过仿真验证了本文所提风电机组功率控制方法的可行性。     

大型变速双馈风电机组动态稳定性仿真分析

介绍了变速双馈风力发电机组的基本结构,建立了双馈风电机组在dq坐标系下的动态数学模型。应用MAT-LAB/Simulink搭建了系统仿真模块,对大型双馈风力发电机组的动态稳定性做了仿真研究。仿真结果表明了所建模型的正确性,以及在风电系统中利用变速技术后可以大大提高风能的利用率,改善了电力系统稳定性,并说明了变速双馈风力发电机组具有具有良好的动态特性和低电压穿越功能,为今后大型风电场的建立提供了可靠的理论依据。     

不同 DFIG接入比的并网系统暂态稳定性分析∗

虽然风电在电力系统所占比重越来越大,但对风电接入比对电力系统的影响研究并不特别充分,因此通过分析双馈风力发电机的暂态特性来探究不同双馈风力发电机接入比对并网系统的暂态稳定性的影响.使用电力系统分 析仿真软件 (PSASP),并基于 PSASP中算例３６节点选择不同双馈风力发电机组接入比,探究其暂态稳定性,得出了不同接入比下对系统稳定性影响的结果.     

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.     

考虑火电机组深度快速变负荷能力的频率控制

风电的大规模并网和常规燃煤机组的快速爬坡能力不足对系统的频率稳定产生了严重的威胁。考虑到中国当前以燃煤机组为主的电源结构,通过合理利用火电机组深度快速变负荷能力提高机组动态特性是解决这一问题的有效手段,但是目前其在电力系统中的应用主要集中在调度上。文中提出了一种将火电机组深度快速变负荷能力应用在含风电电力系统的频率控制中的方法,该方法基于含风电电力系统的频率分析模型,首先在预测层面根据风电功率超短期预测的结果以及机组深度快速变负荷的经济性和安全性条件判断,合理制定火电机组深度快速变负荷状态的开关计划,然后利用所制定的开关计划进行实时风电功率激励下的系统频率控制,所提策略与传统自动发电控制策略紧密结合,工程上易实现。将所提方法应用于IEEE 10机39节点系统,仿真结果表明,所提方法能够有效提高含风电电力系统的频率控制能力,适用于高风电渗透率的互联电网。     

风电接入对海上油田平台电网稳定性的影响

孤立电网接入风电可以节约燃料,降低运行成本。受风电特性的影响,风电穿透功率使电网在节约燃料的同时,也对电网稳定性造成了很大的影响。文章建立了包括燃气轮机在内的电网模型和多极永磁同步风力发电机模型,评价了由燃气轮发电机供电的海上油田平台孤立电网接入风电时的电网稳定性,并通过仿真研究了该海上油田平台孤立电网接入风电的最大穿透功率。PSCAD/EMTDC的仿真结果和中国海洋石油总公司建造的海上风力发电站的成功并网均表明,文中的平台电网能保持电网频率和负荷电压在规定的范围内。     

计及风电场的发输配电系统可靠性评估

考虑风速时序性和自相关性的特点,建立了风速的自回归移动平均(auto-regressive and moving average,ARMA)模型,并结合常规机组、线路和变压器等状态模型,建立了基于蒙特卡罗仿真方法的风电场可靠性模型,对含风电场的发输电组合系统进行可靠性评估,同时建立了发输电组合系统的多状态机组等值模型,将该等值模型与配电系统相结合,计算了平均停电频率和停电电量损失等配电网可靠性指标,通过分析和比较可靠性指标研究了风电场对配电系统可靠性的影响,结果表明风电机组的接入对提高电力系统可靠性具有一定的作用。     

包含风电场电力系统的小干扰稳定分析建模和仿真

为了研究风电场和电力系统相互作用的稳定性,提出一种用于小干扰稳定分析的风力发电机组的数学模型.应用该建模方法对风电场接入无穷大系统和接入三机系统的两种情况进行了计算,研究了风电场接入系统后影响系统小干扰稳定性的因素.算例分析表明,与风电机强相关的振荡模式有着很好的阻尼;与电力系统相连时,风电场对与大系统中其它同步发电机强相关的振荡模式影响很小.该建模方法为包含风电场电力系统的小干扰稳定分析提供了理论依据和实用工具.     

基于同伦函数的直驱永磁同步风电机组次同步振荡特征值分析

为了研究直驱永磁同步风电机组的次同步振荡问题,建立了典型的风电系统数学模型。在使用传统特征值分析法的基础上,利用同伦函数代替参与因子法,准确且直观地辨识出系统振荡模态特征值对应的状态变量。在此基础上进一步分析状态变量对应的参数对系统振荡模态特征值的影响。最后,通过PSCAD/EMTDC平台进行时域仿真。结果表明:直流电压控制外环积分系数和电流控制内环比例系数对系统的次同步振荡有很大影响。     

并网型双馈风电机组动态稳定性仿真

介绍了变速恒频双馈风电机组的基本结构，建立了双馈风电机组在d-q坐标系下的动态数学模型。应用Matlab/Simulink搭建了系统仿真模块，并对并网型双馈风电机组的动态稳定性做了仿真试验研究，结果表明：在风电系统中利用变速技术后可以提高风能的利用率，改善电力系统稳定性；变速双馈风电机组具有低电压穿越功能。     

高渗透率风电接入对区域电网小信号稳定性的影响

风电接入对区域电网小信号稳定性的影响是清洁能源发电领域需要研究的重要问题,文中研究了提高风电渗透率的方式对系统阻尼比的影响。首先对常用的双馈风电机组七阶小信号模型进行了分析并加以改进,以此为基础对高渗透率风电并网后区域电网的小信号稳定性进行了仿真分析。仿真过程中对火电机组减出力和切机2种提高风电渗透率的方式分别进行了仿真计算,并在减出力方式下计及旋转备用容量的影响。仿真结果表明,在减少火电机组出力来提高风电渗透率的方式下,系统阻尼比并非单调变化,而在切除部分火电机组提高风电渗透率的方式下,系统阻尼比则随渗透率的提高而不断下降。     

基于最优控制策略的双馈水轮发电机组稳定性分析

为了分析可调速双馈水轮发电机组的静态稳定性，针对变速恒频双馈发电机的运行特点以及水轮机的刚性水击模型，本文推导了可调速双馈水轮发电机组的小扰动线性数学模型。以最优控制理论为基础，应用最小误差激励法比较了不同状态变量的线性反馈控制的系统稳定性和静、动态性能指标。分析结果表明，选择机组的有功功率、无功功率、转速和导叶开度的反馈控制具有较好的系统静态稳定性和控制效果。最后，以上述状态变量的反馈控制为实例，详细分析了系统参数变化对双馈水轮发电机组静态稳定性的影响。     

直驱永磁同步风力发电系统的降阶模型研究

研究了适用于小干扰稳定分析的直驱永磁同步风力发电系统降阶模型.建立了直驱永磁同步风力发电系统的13阶详细模型;对于通过传输线接入无穷大母线系统的单个直驱永磁同步风力发电系统,应用特征值分析方法,保留其与主导特征值相关的状态变量,消去其它状态变量,将系统状态方程阶数降为4阶;再用时域仿真法,对降阶模型与详细模型的动态特性进行了比较.结果表明,提出的降阶模型与详细模型具有较好的一致性,也具有较高的精度.     

储能协助风电机组参与电网调频控制策略研究

风机通过电力电子设备连接至电网,当转子动能与系统频率解耦,无法为电网频率变化提供惯性支撑,随着系统中风电比例的增加,系统频率稳定受到严峻挑战。文中提出一种变系数综合惯性控制方法,风机能够根据频率的扰动灵活调节输出功率;在此基础上,提出结合桨距角备用控制协同调频方法,通过对风速的分段处理,使风电机组参与电网调频具有针对性;为进一步优化风电机组调频性能,风电并网系统增加了储能装置,通过对风储系统惯性进行详细分析,提出了一种风储系统联合调频控制策略,采用模糊控制策略对中高风速区间风储出力分配制定相应的规则,实时调节储能出力系数。最后对风储调频策略进行仿真验证,结果表明,所提方法能有效改善风电机组调频效果,保证高比例风电并网的频率稳定。