含风电场的电力系统潮流算法的改进

为了更好地计算含风电场的电力系统潮流,建立了异步风力发电机的稳态等值简化模型,并对原有电力系统潮流算法进行了改进。改进的算法在雅可比矩阵中引入了异步风力机滑差修正量,修正雅可比矩阵中对应风力发电机节点的元素,并运用MATALB编程实现含有风电场的电力系统潮流计算。将改进后的算法应用于接有风电场的4机11节点测试系统的潮流计算,结果和已有的两种典型潮流计算方法接近,表明改进后的潮流算法有效合理。     

基于DIgSILENT数据接口DGS的含风电电力系统随机潮流分析

同一风区的不同风电场由于地理位置相近,各风电场的风速和出力具有强相关性。针对该特点,提出了一种考虑风电场之间相关性的含风电电力系统随机潮流算法。首先建立了多个风电场出力的离散化联合概率分布模型,在此基础上采用线性化潮流方法分析随机潮流的各项指标。结合随机潮流算法和DIg SILENT软件的优势,研究了一种基于DIg SILENT数据接口DGS的数据转换方法,有效地提高了计算效率。最后利用IEEE-24节点系统以及我国新疆地区2015年规划电网进行方法验证。算例结果表明,建立的考虑风电场相关性的含风电电力系统随机潮流算法具有可行性和优越性,DGS数据接口技术可以使该潮流算法在实际大型电力系统中推广使用,工程实用性较强。     

含风电场电力系统概率潮流计算

为计算含有风电场的电力系统概率潮流,基于两点估计法采用weibull分布描述风速随机变化,并建立了异步风力发电机组的无功滑差概率模型,以含有风电模型的IEEE-14节点系统为例进行分析计算,快速准确地得出了各支路概率潮流及各节点电压的概率分布,验证了该方法的有效性和正确性。     

基于机会约束规划的分散式风电场优化规划

研究了分散式风电的多状态运行模式,提出了一种基于机会约束规划的分散式风电场多目标优化规划方法。基于风速与负荷的随机变化及常规发电机组运停的问题,构建了风电并网系统的多运行状态数学模型。以开发商净现值收益和电网节点静态电压稳定为目标函数,以节点最大接入容量、风电场最大装机容量和分散式风电极限穿透功率等因素为约束,构建了系统多目标规划数学模型。根据节点优选原则,确定分散式风电场拟接入节点;借助随机潮流计算方法,使用改进的GA算法对上述模型求解,以确定分散式风电场的规划容量与待接入节点的接入容量。基于IEEE14节点系统仿真结果表明,文章所提出的分散式风电场优化规划方法的有效性与正确性。     

基于随机响应面法考虑随机变量 相关性的概率潮流计算

随机潮流技术是分析含风电场电力系统潮流分布的有效手段。为了准确描述风电场输出功率的随机特性,分析风电接入对系统潮流分布的影响,提出了基于随机响应面法的电力系统随机潮流计算方法。将随机潮流分析转化为确定性潮流分析,用传统潮流计算方法加以求解,从而得到各潮流状态变量的统计特征值和概率分布。考虑到地理位置靠近的多个风电场之间,风速具有较强的相关性,进一步采用正交变换技术处理相关的风速。IEEE-14和IEEE-118系统的计算结果表明,该方法与蒙特卡洛方法相比,具有较高的计算精度和较小的计算量。     

计及集电线路和内部损耗的风电场模型分析比较

风电的接入会改变电网原有的潮流分布而对电网电压稳定性产生影响。潮流计算作为风电接入系统研究的基础,为得到其计算结果的准确性而建立风电场稳态模型具有重要的意义。以往的风电场系统潮流计算都是把整个风电场等效为一个风机处理,并没有详细讨论风电场内部的电网结构,潮流计算无法深入到风电场内部。在DigSILENT/PowerFactory中建立了改进的潮流计算模型,充分考虑了由双馈异步发电机组成的大型风电场的集电系统以及风电机组间电缆的功率损耗对稳态潮流计算的影响。     

基于静态安全约束的风电场穿透功率极限计算

风电场穿透功率极限的计算是风电场规划阶段的重要内容.以电压稳定为约束条件,分别从静态稳态分析和动态分析两方面进行考虑,确定了既能满足静态稳态运行要求,又动态不失稳的风电场穿透功率极限.静态安全约束指标是线路潮流不过载、节点电压不越限(波动范围5%).暂态稳定的判据是系统中发电机最大功角差第一摆和第二摆衰减震荡,中枢节点电压恢复稳定,各节点电压偏差在额定值的5%之内.     

风电并网后系统电压稳定薄弱节点研究

基于连续潮流分析方法,利用提出的节点电压灵敏度指标来分析风电场并网后系统的静态电压稳定问题。通过含有变速恒频机组的风电场并网的简化模型算例进行了仿真研究,结果表明,在电压稳定极限点附近,风电功率注入使得风电场及其附近节点是电压不稳定的关键区域,模态分析得到的结果验证了该方法的有效性。     

海上风电场并网后的潮流计算研究

根据海上风电机组的特点,建立了简化的异步发电机组等效稳态模型。考虑海上风能速度与发电机组的有功功率、机端电压、无功功率以及滑差率的关系,设计出有大型海上风电场并网的电力系统潮流计算方法;并通过电力系统分析综合程序(PSASP)的用户程序接口(UPI)调用动态连接库文件,进行系统的潮流计算;最后通过PSASP自带的WSCC9节点系统验证了设计的可行性。     

风电场静态电压稳定研究

大量风电并网运行将会影响电力系统的静态电压稳定性。不同的风机类型对系统电压稳定的影响差别很大。建立了风电场两种主流风机的数学模型,分析了风电场静态电压稳定的特点,通过连续潮流计算得到了风电场关键节点电压随风电场有功功率变化的P-V曲线,计算了一定条件些下的电压稳定极限,比较了不同风机类型对系统电压稳定极限的影响,分析了影响风电场静态电压稳定极限的主要因素。结果表明,影响风电场静态电压稳定性的主要因素为风机类型,接入线路参数R/X,机端补偿电容等。基于双馈异步发电机风电场静态电压稳定性要明显好于基于普通异步     

Investigation on the integral output power model of a large-scale wind farm

The integral output power model of a large-scale wind farm is needed when estimating the wind farm’s output over a period of time in the future. The actual wind speed power model and calculation method of a wind farm made up of many wind turbine units are discussed. After analyzing the incoming wind flow characteristics and their energy distributions, and after considering the multi-effects among the wind turbine units and certain assumptions, the incoming wind flow model of multi-units is built. The calculation algorithms and steps of the integral output power model of a large-scale wind farm are provided. Finally, an actual power output of the wind farm is calculated and analyzed by using the practical measurement wind speed data. The characteristics of a large-scale wind farm are also discussed.     

基于中微尺度耦合模式的风电场风资源评估方法研究

针对传统风资源评估方法采用假设的入流风廓线模型而无法考虑宏观大气环流对风电场内风流动影响的问题,文章基于中尺度WRF模式和微尺度CFD模型,研究了基于中微尺度耦合模式的风资源评估方法。首先,建立基于WRF模式的中尺度数值模拟方法和基于CFD方法的微尺度风资源评估方法;其次,研究了中微尺度数值模拟方法的耦合原理,构建了从中尺度模拟结果中提取微尺度建模计算边界附近风速廓线的方法,建立了中微尺度耦合风资源评估流程;最后,通过某复杂山地风电场进行验证。验证结果表明,中尺度模拟结果可以改善微尺度CFD模型的入流边界条件,并有效降低风资源评估的误差。     

State‐space representation of the wind flow model in wind farms

A dynamic model for the wind flow in wind farms is developed in this paper. The model is based on the spatial discretization of the linearized Navier–Stokes equation combined with the vortex cylinder theory. The spatial discretization of the model is performed using the finite difference method, which provides the state‐space form of the dynamic wind farm model. The model provides an approximation of the behavior of the flow in the wind farm and obtains the wind speed in the vicinity of each wind turbine. Afterwards, the model is validated using measurement data of Energy research Center of the Netherlands’ Wind turbine Test site in Wieringermeer in the Netherlands and by employing the outcomes of two other wind flow models. The end goal of this work is to present the wind farm flow model by ordinary differential equations, to be applied in wind farm control algorithms along with load and power optimizations. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Load flow analysis for variable speed offshore wind farms

A serial AC?DC integrated load flow algorithm for variable speed offshore wind farms is proposed. It divides the electrical system of a wind farm into several local networks, and different load flow methods are used for these local networks sequentially. This method is fast, more accurate, and many factors such as the different wind farm configurations, the control of wind turbines and the power losses of pulse width modulation converters are considered. The DC/DC converter model is proposed and integrated into load flow algorithm by modifying the Jacobian matrix. Two iterative methods are proposed and integrated into the load flow algorithm: one takes into account the control strategy of converters and the other considers the power losses of converters. In addition, different types of variable speed wind turbine systems with different control methods are investigated. Finally, the method is demonstrated using an 80-MW offshore wind farm.     

大型风力发电场选址与风力发电机优化匹配

从风能利用和风电成本两个角度出发,推导出风电场选址与风力机优化选型的目标函数,提出将风力机容量系数作为风电场选址与风力机选型的判据,同时给出了基于风速分布特性的风力机容量系数计算方法。通过我国云南省的13个实际风速观测点和国内外25种风力机代表机型的计算,给出了这些观测点的开发顺序及优化配置的风力机机型,并简要分析了影响风力机容量系数的主要因素。实践表明,这种方法物理意义明确,计算快捷方便,节省设计时间和设计工作量。     

基于直流潮流计算的风电接入能力分析

依据电力系统分析中采用的直流潮流算法,研究了风电功率在静态安全约束下的传输功率能力,建立了传输功率约束的详细数学模型以及基于直流潮流的简化模型并给出了求解方法,对大规模互联电网建立了交流潮流与有功功率约束相结合的实用模型。通过系统中的算例表明,该方法简捷、可靠,能够满足实际分析计算需要。     

适用于短路故障分析的风电场动态等值建模方法

针对风电场集电网络等值较为粗略、对非对称故障时等值模型精确度关注较少的情况,提出一种适用于短路故障分析的风电场动态等值建模方法。首先,依据系统潮流计算结果对集电网络进行等值解耦计算,并采用基于模块度的K均值算法对各风力机端电压进行聚类分析,实现风电机群内的多机聚合。其次,考虑到集电网络分布电容的影响,对聚合后风电场设置集中无功补偿电容。随后,为保证非对称故障过程中等值模型的有效性,提出风电场零序网络的等值方法。最后,基于时域仿真软件PSCAD/EMTDC下搭建的电磁暂态仿真模型,验证了所提动态等值方法的有效性。     

Contributions to wind farm power estimation considering wind direction‐dependent wake effects

This paper presents a contribution to wind farm ouput power estimation. The calculation for a single wind turbine involves the use of the power coefficient or, more directly, the power curve data sheet. Thus, if the wind speed value is given, a simple calculation or search in the data sheet will provide the generated power as a result. However, a wind farm generally comprises more than one wind turbine, which means the estimation of power generated by the wind farm as a function of the wind speed is a more complex process that depends on several factors, including the important issue of wind direction. While the concept of a wind turbine power curve for a single wind turbine is clear, it is more subject to discussion when applied to a whole wind farm. This paper provides a simplified method for the estimation of wind farm power, based on the use of an equivalent wake effect coefficient. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.