京津唐电网第一个百万千瓦风电基地并网运行分析

京津唐电网第1个百万千瓦风电基地总容量为1300MW,由12个风电场组成,并网线路总长度为605km,到并网点的最长送电距离达189km,计划于2010年前后全部并网运行。根据电网实际运行参数,针对风电场并网后电网的稳态运行和故障情况进行全面的仿真计算分析。对并网线路产生的充电功率、容性及感性无功补偿装置的配置、风电机组有功出力变化引起并网线路潮流波动、系统故障对风电机组的影响及电压的控制措施、风机提供的短路电流等分别进行了研究,提出满足电网安全运行的具体建议。     

基于DVR的双馈风电机组不对称电压故障穿越

基于动态电压恢复器DVR(Dynamic Voltage Restorer)能够在短时间内恢复电压的特点,研究了DVR协助双馈风电机组穿越不对称电压故障的能力。针对双馈风电机组,选择了合适的DVR拓扑结构及其补偿策略,分析了基于比例-谐振PR(Proportional-Resonant)控制器的DVR控制方法,并提出采用单环电压反馈控制的策略。利用PSCAD/EMTDC搭建的详细仿真平台,展示了在DVR的保护下双馈风电机组成功穿越不对称电压故障的能力及其改善的瞬态性能。     

Disconnection control of wind power generators for the purpose of reducing frequency fluctuation

This paper proposes a new approach for disconnection control of wind power generators to reduce the frequency fluctuation caused by wind power. The approach is based on the correlation between frequency and total output of wind power generators and the turbulence degrees of individual wind power generators. At a control center, frequency and all the outputs of wind power generators are monitored, and the correlation and the turbulence degrees are computed on‐line. If the large variation of frequency is detected, then whether the variation comes from the wind power generators or loads is checked by using the correlation. When the wind power generators cause the frequency variation, the wind power generator with maximum turbulence degree is searched and disconnected from the power systems. This search and disconnection process is repeated until the correlation reaches the level where the frequency variation observed is not caused by the wind power generators. The effectiveness of the proposed approach was confirmed with the simulation studies of a two‐area interconnected power system including many wind power generators. The results show that the correlation and the turbulence degree are useful for the reduction of frequency fluctuation so as not to disconnect too many wind power generators. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 171(1): 10–18, 2010; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20911     

中国大规模风电并网运行问题及应对策略

以中国风资源利用的现状及世界风电发展的背景为基点,阐述了中国风电发展的优势和不足,同时通过对世界发达国家促进风能发电措施的研究,提出了解决中国风电并网运行问题应采取的可行措施.     

风电场与电网的匹配——风电场穿透功率极限的确定及其探讨

围绕风电场穿透功率极限,概括提出几种风电场穿透功率极限的计算方法,并结合实际算例,进行计算方法之间的对比分析。     

小型离网风力发电系统逆变器控制研究

针对风力发电系统受环境影响较大,如风速变化影响导致发电机输出电压的不稳定与系统启动瞬间及负载突变对电能影响,进而破坏用电设备的问题,重复控制具有静态性能佳,而PI控制有动态性能好的优点,采用重复+PI控制策略,解决逆变直流侧电压波动、系统启动瞬间、负载突变引起的电压波形畸变,提高系统的动、静态性能,减少电压谐波含量,进而改善输出电能质量.通过仿真验证控制策略的优越性,明显改善输出电能的质量,使电压谐波控制在1.5%内.     

含大型风电场的弱同步电网协调控制策略

针对含大型风电场的弱同步电网频率稳定问题,提出了一种基于模型预测控制(MPC)技术的风电机组多模型预测控制(MMPC)调频控制策略。该控制策略根据风速条件设定预测模型库,能够在不同风速条件下协调控制桨距角与发电机转矩改变风电机组出力响应弱电网频率的变化,从而有效提升风电机组的频率调节能力。同时,针对弱同步电网的电压稳定问题,引入静止同步补偿器(STATCOM)建立中心控制系统。通过中心控制系统实时的有功-无功协调控制,可以保证在负荷波动和故障情况下风电机组不脱网并维持弱电网电压和频率的稳定。仿真分析表明所提出的控制策略的有效性。     

故障时双馈风力发电系统的控制策略研究

基于变速恒频双馈风力发电系统的有功、无功的解耦控制,提出了电网故障时双馈电机的紧急控制策略,在Mtalab/Simulink里建立了模型,并验证了故障控制策略的正确性。在常规情况下,双馈电机转子侧的有功采用最大功率点跟踪控制,无功采用额定功率因数控制,可以获得最大的风能利用效率和较好的功率因数;但若电网故障时仍采用此常规控制策略,电网不但获取不到最大的风能利用效率和较好的功率因数,而且电网的频率和电压波动影响较大。所以在故障期间把最大功率点追踪控制和额定功率因数控制切换到频率控制和电压控制策略,通过控制有功电流分量和无功电流分量来减小或者增加有功和无功的输出,减小电网频率和电压的波动。建立了故障控制的模型,针对系统单相接地故障和两相短路故障这两种短路故障类型进行了仿真,仿真结果验证了故障控制策略的正确性,提高了风力发电系统在故障时的稳定性。     

Output power leveling of wind turbine generators using pitch angle control for all operating regions in wind farm

Effective utilization of renewable energies such as wind energy instead of fossil fuels is desirable. Wind energy is not constant and windmill output is proportional to the cube of the wind speed, which causes the generated power of wind turbine generators (WTGs) to fluctuate. In order to reduce the output power fluctuation of wind farms, this paper presents an output power leveling control strategy for a wind farm based on both the average wind farm output power and the standard deviation of the wind farm output power, a cooperative control strategy for WTGs, and pitch angle control using a generalized predictive controller (GPC) in all WTG operating regions. Simulation results using an actual detailed model for wind farm systems show the effectiveness of the proposed method. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 158(4): 31– 41, 2007; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience. wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20448     

我国风电大规模开发相关问题探讨

过去10多年里,全球风力发电得到了前所未有的重视和发展.我国的风力发电事业近几年来也发展迅速,并且将在未来一段时间内一直保持快速发展的态势.对比欧美与我国风电发展的不同,分析我国风电大规模开发的特点,即远距离、大容量、规模化开发模式,深入探讨我国风电发展过程中应注意的问题.为实现我国风电的健康、持续发展,建议加强风资源基础数据调研工作,加快电网发展,重视风功率预测技术的研发和使用,注重优化电源结构,提高灵活电源所占比例.     

风电接入对地区电网潮流及稳定的影响

对大规模风电接入电网将严重影响系统的稳态运行和动态特性的问题,结合风电特性,以某一实际风电场接入地区电网为例,计算和分析了某一片区电网中不同风电出力（0％、50％、100％）时各变电站的潮流和电压的变化情况,探讨和分析了当风场均为恒速恒频发电系统和等容量的火电厂两种情况时对系统功角稳定性影响。     

大规模风电接入系统的备用优化分配研究

计及风电功率预测误差和负荷预测误差,定义3类发电负荷曲线以及对应的系统变量,考虑因不确定性波动导致发电机组增减出力后的系统安全约束,构建含风电系统节能调度的最优备用分配模型。以IEEE-RTS24系统为例,通过与常规含风电系统节能调度计算结果比较,证明了所建模型的有效性,并分析了在不同目标函数权重下,发电机组功率分配和备用分配对系统耗煤量的影响。     

电网不平衡时电流限制的风电并网变流器功率/电流灵活控制

在不平衡电网电压下,针对并网变流器输出功率波动、电流畸变以及过电流的问题,提出一种考虑限流的功率/电流灵活控制方案。首先分析了瞬时功率控制及电流平衡控制在同时兼顾功率及电流方面的局限性,并通过计算这两种控制策略下的并网电流值,设计了峰值电流控制方案。同时,基于瞬时功率控制及电流平衡控制下电流参考值间的本质联系,根据引入的权重系数来调节并网电流中的低次谐波含量,进而实现了并网功率及电流灵活控制。该控制方案无需检测谐波分量,控制结构简单,易于实现。仿真结果验证了控制方案不仅可以保证电流在安全的运行范围内,还能实现功率及电流的灵活控制。     

风力发电技术发展现状及关键问题

以2007年全球新增风电装机容量及2007年底累计装机容量等数据阐述了世界风电发展的现状,以2007年中国各省风电装机容量数据说明中国风电发展现状,指出了我国风电产业存在的主要问题并提出了相关解决方法.对我国风电事业的发展作了展望.     

二阶LADRC在风电并网逆变器网侧直流母线电压控制中的运用

为提高风电并网系统中电网侧逆变器直流母线电压的稳定性和动态响应速度,文中设计一种无对象模型辅助的二阶线性自抗扰控制技术(Linear Active Disturbance Rejection Control, ADRC)以取代电压外环的PI控制器,从而形成一种新的双闭环控制结构。文中利用频域分析法分析了ADRC控制器的稳定性、跟踪性和抗扰能力;最后在3.6MW直驱永磁同步风力发电机组的物理实验平台中验证了该控制结构的可行性,将传统PI控制和文中所提出的控制模式在不同工作条件下的控制效果进行比较。实验结果表明,该文章设计的控制方案优于传统的PI控制器,具有良好的抗干扰性和鲁棒性,大大减少直流侧母线电压波动所造成的影响。     

采用双馈机组的风电场无功功率控制研究

现今双馈风力发电机已成为风力发电的主流机型,然而在故障期间,转子侧变流器在转子保护的作用下退出运行,不能向电网提供无功功率以保持系统稳定运行。分析了网侧变流器的无功调节能力,提出了电压外环和功率外环两种控制模型。在DIgSILENT/Power Factory 仿真软件中建立了包含风电场的三机九节点系统,仿真结果表明在故障情况下,与传统的单位功率因数控制相比,两种控制模型下的网侧变流器均能产生较多的无功,在一定程度上提高了风电接入系统的暂态电压稳定性。最后对比分析了网侧变流器采用两种控制模型时的无功特性。     

风电并网中的储能技术研究进展

储能技术是解决风电并网“瓶颈”问题,提高电网对风电接纳能力的有效途径之一。首先扼要地分析了目前风电并网存在的主要问题和成因,并对各种储能技术及其在风电并网中的应用情况进行简要总结;然后着重阐述了储能技术在解决风电的低电压穿越(LVRT)、功率波动、调频控制、稳定性和经济运行等问题的最新研究进展,并对其研究思路和重点问题进行了归纳和分析;在此基础上,提出了将储能系统的数学建模、控制策略、位置及容量优化、运行经济性等问题作为下一步研究工作关注的重点。将为更好地研究和利用储能技术改善风电并网运行特性提供一定的借鉴。     

基于虚拟同步控制的双馈式风机组并网控制策略的仿真分析

针对双馈式风电机组经出口逆变器并网时缺乏惯性和阻尼会导致电网稳定性受到冲击的问题,首先简述了基于虚拟同步控制的双馈式风机整体控制策略;然后分别介绍了整体控制策略中的转子侧和网侧逆变器的控制策略,并搭建了含网侧虚拟同步控制的双馈式风机组模型;最终针对电网的故障工况及不同运行风速,通过MATLAB/Simulink对该模型进行仿真分析,与原始的双馈式风机模型仿真结果进行对比。验证了含网侧虚拟同步控制的双馈式风机比采用传统控制策略的双馈式风机组具有更优异的调节特性。     

大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及对策

近年来我国风电快速发展,同时也带来了大规模风电并网的问题。文章主要介绍了大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及其相关技术解决措施,主要包括大规模风电并网对电压的影响及风电场的电压控制问题;大规模风电并网对稳定性的影响及风电机组低电压穿越能力的问题;大规模风电并网对调度运行的影响和风电功率预测的必要性3方面的内容,并针对每一个问题提出了相关的应对策略。     

大规模风电接入对江苏电网安全稳定性的影响

大规模风电接入后对江苏电网的安全稳定运行带来了挑战,有必要分析研究大规模风电接入后对江苏电网安全稳定性的影响。基于江苏电网和风电2015年的规划数据,分析研究不同风电接入比例下,江苏电网断面潮流和枢纽节点电压的变化及其对电压稳定性的影响;根据潮流计算和N-1校验的结果,分析电网内重载线路故障时的极限切除时间,考核电网的暂态稳定性。针对大规模风电并网后,江苏电网存在的安全稳定隐患提出了相关的改善措施。