大规模风电并网无功电压协调控制策略研究

本文开展了大容量、集团式风电场接入输电网的协调电压控制方法研究。针对双馈风电机组(DFIG)的无功电压控制方式,提出了考虑运行约束的风电机组及风电场无功调节能力计算方法,并提出了基于电压控制器和控制任务协调分配的风电场电压控制策略,使风电场相对电网整体表现为可控电压源;进一步,基于危险节点等值模型,选择控制节点和构建风电网系统协调电压控制模型,并通过在线求解简单的优化问题确定控制量;基于此提出了风电场并网的电压协调控制系统方案,使并网DFIG风电场参与电力系统电压控制。基于典型系统的仿真结果表明,该方案能充分利用系统中的电压支撑能力,提高系统的电压稳定性,能适应风电并网系统在线电压协调控制的要求。     

基于电压无功协调控制策略的风电并网研究

随着风电在电力系统中渗透率的快速增长,风电并网问题受到越来越多的关注。大规模风电并网造成的电压稳定性问题,是制约风电并网容量的重要因素之一。对风电并网导致的电压稳定性问题进行分析,并采取优化的九区图控制策略(其中无功补偿装置采用的是STATCOM,升压站变压器为OLTC)对并网点进行电压控制,改善并网点的电压稳定性,提高电网接纳风电能力。利用PV曲线法,结合并网点的电压要求,以及风电场内部的风机保护系统,进行风电并网静态电压稳定性的研究;以故障极限切除时间为指标,进行风电并网暂态电压稳定性的研究。通过仿真和计算分析,验证了电压无功协调控制策略在改善并网点的电压稳定性,提高电网接纳风电容量方面的有效性。     

风电大规模并网时机组级电压控制技术研究

风电机组电压控制在维持风电场并网后的系统电压稳定方面具有较大的优势,且对于提高电网运行经济性具有重要意义。此处主要从风机电压控制的3个关键技术点展开分析。在无功极限方面主要针对相对复杂的双馈型风电机组(DFIG)展开分析,定子侧考虑定转子电流极限的约束,网侧考虑了网侧变流器无功能力限制。风机在无功极限内参与调压时其无功支撑能力远大于按照0.9～0.95功率因数运行所具备的无功支撑能力。无功分配及环流抑制方面,采用了基于下垂特性的电压控制,避免了无功环流,保证机组间无功合理分配。风机参与调压后振荡风险分析及抑制方面,通过仿真模拟了振荡过程,分析了振荡影响因素,合理设置电压控制速度以规避振荡风险。最后,基于1.5 MW双馈风电实验台开展了控制策略测试,验证了所提方法的可行性。     

变速恒频风电机组并网运行的暂态稳定性分析

以变速恒频风电机组并网为研究对象,利用MATLAB/Simulink环境以及M文件建立了仿真系统的动态数学模型,包括风速、风力机、机械传动部分、双馈电机系统以及同步发电机系统5个部分,其控制部分采用先进的、应用较为广泛的双PWM协调控制实现能量的双向流动。详细介绍了仿真的方法和过程,并以风电场接入朔州电网为例进行了暂态稳定分析,结果表明基于M文件和Simulink相结合的程序化方法可以有效地进行电力系统暂态分析与计算。并以风速扰动、风电场出口短路及风电机组与系统解裂故障为例,仿真验证了所建模型的正确性以及变速恒频风电机组能提高风电并网的暂态稳定性。     

双馈式风电机组直接电压控制策略研究

风电渗透率的提高给电力系统安全稳定运行带来了新的问题,特别是风电接入后的电压稳定性。为了充分利用双馈式风电机的电压控制能力,本文提出了一种直接电压控制策略,其将电压偏离值通过一阶惯性环节得到的电流参考值作为DFIG变流器内环电流控制的输入信号,以DFIG的输出功率为控制对象,实现电压控制。仿真结果表明,风电机组采用直接电压控制策略,在系统遭受扰动时通过快速无功电压调节,能够有效控制风电场并网点电压,并且局部系统电压水平恢复良好,为DFIG风电场参与系统协调电压控制打下了基础。     

基于恒速风电机组的风电场并网过程仿真

对基于恒速风电机组的风电场并网过程进行了分析并提出了改善措施。在DIgSILENT/PowerFactory中建立了恒速风电机组风电场的等值模型,分析了大规模风电场并网时对系统的影响。研究结果表明,对于接入弱系统的大规模风电场,为了减小风电机组并网所带来的冲击和避免系统电压失稳,应对同时并网的风电机组的数量有所限制。     

集中式风电并网的电力系统电压特性研究

针对风电并网后给电力系统电压稳定方面带来影响的问题,介绍了以双馈感应发电机为基础的风力发电机组工作原理、各部分模型及输出特性,并在仿真软件中搭建模型,通过仿真验证风力发电机组的稳态输出特性,研究接入风电的电力系统电压现象,通过搭建仿真算例模拟了风电并网系统在不同负荷配置方式下对系统电压特性的影响,对系统的工作曲线进行了分析,并结合实际工况对系统电压的运行轨迹做了解释,从故障位置、动态负荷工作机理等方面对风机系统的电压稳定特点进行阐述。     

基于大规模风电并网对电压稳定的影响分析

分析了风电系统中典型的两种风电机组接入电网后,风电场机端电压与系统电压失稳的机理,并对影响风电系统电压稳定的因素做了介绍;最后概括了通过无功补偿可以提高风电系统的电压稳定。     

考虑风电机组无功潜力的风电场无功电压控制策略

双馈异步风电机组可以提供无功功率参与电网无功调节,但是其无功功率范围具有不确定性,导致在制定风电场无功电压控制策略时存在困难。对此提出双馈风电场无功支撑范围评估方法,并基于评估结果优化风电场参与电网调压的无功控制策略。首先,基于双馈风电机组有功功率数据,估算出机组的无功功率极限,并分析了风电场的无功容量构成及计算方法。然后,通过两阶段评估方法评估风电场容量。第一阶段获得风电场最大无功支撑范围,第二阶段校验风电场在各种不确定条件下的无功调节能力。在此基础上,以减小风电场节点电压偏差、降低网络损耗和利用风电机组无功潜力为目标,构建多目标问题,并利用优化算法求解。最后,通过算例证明所提控制策略可以在充分利用风电机组无功潜力的前提下,减少风电场节点电压偏差和网络损耗。     

大规模变速风电机组的并网研究

本文结合福建福清地区的风电"十二五"规划数据,通过建立基于实际运行特性的风电场和区域电网模型,在PSCAD/EMTDC软件平台上对大量主流的变速风电机组——直驱永磁风电机组接入对电网电压的影响进行了研究,为该地区风电并网系统的规划和设计提供了仿真分析基础。     

特高压交流电网的无功电压控制

特高压交流电网是长距离大范围平衡能源供需、建设坚强智能电网和全球能源互联网的关键。特高压交流电网正在稳步发展中,无功电压控制是保证特高压交流电网安全可靠经济运行的重要手段。文中总结了特高压交流线路的无功、电压特性,指出了特高压交流电网在无功电压控制方面存在的困难;从独立控制、与近区电网协调控制、大电网全局优化三个方面综述了特高压交流电网的无功电压控制方法。最后,结合特高压电网的无功电压控制现状分析和发展趋势,指出了特高压交流电网在无功电压控制研究中的几个发展方向。     

风电接入对电网电压的作用机理

鉴于风电场并网运行对电网无功电压的影响很大,首先分析了风电场并网运行时对风电场以及电网的电压产生的影响机理,探讨了风电功率因数与电网电压波动的关系,并通过实例仿真验证了风电场电压与风电出力、功率因数之间的相关性。由此指出了风电场无功电压控制和无功补偿配置方面的一些对策和建议,要求风电场通过足够的无功补偿配置和无功电压控制策略将其高压母线电压控制在110.0～117.7 kV。     

风力发电机并网后的电网电压和功率分析

对用鼠笼式感应发电机发电的恒速风力机和用双馈感应发电机发电的变速风力机的工作原理及其在电网的接入方式、接入风力发电机后的电网电压和功率进行了分析,对不同风电穿透力下电压对风速扰动的响应进行了讨论,并对电网故障时电压变化及风电场低压穿越技术进行了研究。采用理论分析与计算机仿真方法得到了相关结论:不同风力机机型对电网的作用不同;鼠笼式风电机组构成的风电场穿透功率大于10%以后会引起公共连接点处电压偏移超过10%;电网故障后双馈风电机组和鼠笼式风电机组电压恢复能力不同,在风电场加入STATCOM后,可以实现低电压穿越。     

湖北电网无功电压情况分析

简要介绍湖北电网运行电压现状、变化规律和地区特性。并通过分析,寻求导致电压异常的原因,并结合湖北电网的运行实际,提出解决办法。     

双馈感应风电机组异常脱网及其无功需求分析

分析了双馈感应(doubly fed induction generator,DFIG)风电机组因转子回路撬棒保护动作诱发机组脱网的过程,撬棒保护动作远快于定子并网接触器动作,因而机组脱网前存在短时鼠笼异步运行状态的现象。建立了双馈感应发电机DFIG正常运行状态及鼠笼异步运行状态的数学模型,分析了双馈感应风电机组脱网时对电网的无功需求,总结了机组异常脱网时的转差–无功特性。最后提出了风电场无功补偿措施,如配置无功补偿设备等。     

基于永磁直驱风电机组的风电场电压控制问题分析

针对基于永磁直驱风电机组的风电场无功功率/电压控制问题,研究了国内外并网规程关于无功功率平衡/电压控制方面的技术要求,并结合永磁直驱风电机组单机的无功功率调节性能和工作经验,探讨了风电场/风电机组无功功率/电压控制与管理方面存在的一些问题。最后提出了一种风电场无功功率/电压管理技术方案,不仅解决了风电场电压控制现有的技术问题,而且可以为风电场运营商带来一定的经济效益。     

湖北电网无功电压问题分析

通过对电压异常的现象进行计算分析，确定了电压低落和偏高的主要原因，并提出了相应的解决办法，在此基础上，结合三峡电站对湖北电网无功电压方面的影响，对今后湖北电网无功电压控制的难点进行了初步分析。     

考虑边界母线电压无功特性的地区电网无功优化

地区电网的电源是连接上下级电网的变电站,将REI等值用于地区电网无功优化,以解决常规模型中无法反映边界母线(即连接上下级电网的母线)间电压无功特性(边界母线电压幅值受自身以及其他边界母线下级电网无功变化的影响情况)等问题。推导了能有效反映电压无功特性的等值电抗与边界母线电压无功灵敏度矩阵的关系,分析了等值电抗的变化特性以及潮流状态在等值前后的一致性,提出首先根据等值前后电压无功特性保持一致的原则利用本地数据求取等值参数,然后在优化计算中根据优化前后电压偏差的不变性对优化电压进行修正。通过对四川某地区电网的仿真计算,验证了该方法可以有效反映边界母线间的电压无功特性,使优化潮流计算电压更加准确。     

大容量风电场接入后电网电压稳定性的计算分析与控制策略

由于风电场容量较大,并位于电网末端,可能会对电网的电压稳定性产生较大的影响。为保证风电场投入后的安全,按大干扰下风功率的转换特性及异步发电机的运行特性建立了风电场与相关电网的数学模型,计算了风电场与相关电网发生短路故障后的电压稳定性。通过数值仿真计算,揭示了风电场接入导致电网电压稳定性被破坏的机理,指出机组转速是影响风力机和异步发电机这两个能量转换器工作特性的关键参数,控制风电场内风机的速度增量是保持大容量风电场接入后电压稳定性的关键,靠近故障点的风电单元容量、故障点位置和故障持续时间是影响短路后电压稳定性的主要因素,并提出了大容量风电场接入后保证电网电压稳定性的策略与措施。     

湖北电网无功电压问题综合分析及对策建议

结合近几年湖北电网电压水平、无功平衡、无功电压控制、无功设备设计、运行状况及无功电压管理工作,综合分析湖北电网无功电压存在的主要问题,并提出对策及改进建议。