计及负荷频率特性的风水电系统频率特性分析

随着新能源占比的升高,在水电资源丰富的云南电网中,依赖传统机组一次调频已不能满足云南异步联网系统频率稳定性的要求。针对大型水电水锤效应引起的功率反调问题,提出了一种计及负荷频率特性的风储联合调频控制策略。首先建立了传统电源(水轮机)、双馈风机、储能系统、综合负荷的频域模型传递函数;然后采用直流潮流法简化电网,得到了负荷扰动下风储节点频率响应解析式。在电力系统仿真程序PSD-BPA中搭建含风储、水机、负荷的四机系统。通过对解析式的理论分析和四机系统的仿真验证,分析了静态负荷模型比例、频率特征参数以及储能占比等因素对系统频率的影响。结果表明,计及负荷频率特性的风储联合调频能有效减小系统频率偏差。     

风电-储能参与调频的高比例风电电力系统运行经济性分析

随着风电在电力系统中占比的提高,风电出力的不确定性使得电力系统的频率稳定问题日趋严峻,传统机组需要预留调频备用容量以应对负荷和风电不确定性所带来的频率波动,造成在负荷低谷时期弃风情况严峻的现象。变速风电机组通过减载的运行方式参与电网调频能够有效地缓解传统机组的调频压力。为此,首先基于可变速风电机组的超速控制以及桨距角控制方式,提出了风电机组在全风况下减载运行的控制策略。其次,构建了考虑风电-储能参与调频的风-火-储联合系统优化调度模型,基于机会约束条件设置系统调频备用约束,考虑风电动态减载参与调频的运行方式,对风电的减载率进行优化。最后,通过算例验证了所提方法能够有效促进风电的消纳,提升系统运行的经济性。     

面向新型电力系统的风电调频技术分析

在我国未来的新型电力系统中,风电将承担调频任务,保障电力系统安全稳定地运行。为了系统概述风电调频的研究现状,总结了风电机组调频技术、风电场调频技术及相关的建模及策略研究。风电机组的调频方式主要包括转子动能控制、功率备用控制和联合控制。风电场参与调频需要机组间的相互配合以最大化调频效果,也可以通过外加辅助设备协助调频。风电调频策略依托于模型的建立,然而目前风电场的模型均采用等值化方法,与实际电力系统存在一定差距。未来的发展中,应进一步优化模型,完善调频策略,早日实现工业应用。     

风电出力变化对系统调频的影响

随着大规模风电的并网,需要研究风电出力波动和系统调频速度的关系,探讨大规模风电并网对系统调频的冲击。通过对张家口地区单个和多个风电场的调度EMS数据进行统计分析,验证了风电出力变化率呈正态分布,随着所统计风电场容量的增加风电出力变化率降低的特性,并得到了风电场出力变化率的数值范围,结合甘肃电网的系统调频速度数据,对风电接入率、风电出力变化率和系统调频速度的关系进行定性计算分析,得出了系统调频速度并非限制风电大规模接入制约因素的结论。     

适应风电接入的异步联网高压直流输电系统自适应调频控制策略

大规模风电接入高压直流送端系统将导致系统惯量降低,送端系统调频能力不足。为充分挖掘直流和风电协同调频的潜力,提高含风电高压直流送端系统的调频性能,提出一种基于频率轨迹规划的异步联网高压直流输电系统自适应调频控制策略。分析了含风电高压直流送端系统的频率控制特性;综合考虑风电主动频率支撑和直流辅助频率控制,以频率偏差和频率变化率为量化指标,生成参考频率轨迹;在此基础上,对频率轨迹进行区域划分,以参考频率轨迹为基准,实现高压直流输电对送端系统频率的自适应调节。基于MATLAB/Simulink平台搭建改进的两区域4机模型进行仿真分析,验证了所提策略的有效性和优越性。     

基于调频层面的风电弃风分析

弃风已经成为制约风电产业发展的关键问题。弃风造成的原因主要有调峰调频能力和输电能力不足等。从调频层面来看,当电网频率越上限时,可依据电网调度部门指令控制风电场有功功率输出,甚至分步切除风电机组。为了分析调频层面分钟级的应急性弃风,利用有功功率盈余时风电场切机的调频灵敏度指标,选择最合适的风电切机策略,并基于频率越限过渡时间与负荷功率变化量的关系选取弃风的调频困难典型时段,再结合所选的风电切机策略,估算调频层面全年规划方案弃风电量。最后,基于DIg SILENT/Power Factory分析软件,利用我国某区域2020年规划电网算例验证了所提方法的可行性和有效性。     

大规模风电接入对系统频率特性的影响分析

随着我国风电的快速发展,由于风速的波动性和不可预见性而引发问题也越来越严重,如短时间内风电功率波动过大、大规模风机脱网等。若电网中其他发电机组不能对此迅速做出响应时,则有可能造成系统频率偏差,严重时甚至威胁系统的频率稳定。对风速特性进行了分析,选取了两种典型风速扰动来模拟对系统频率的影响;并对风电大规模脱网对系统频率的冲击进行了仿真模拟,提出了降低频率波动的优化措施。     

风电机组参与地区电网调频实用效果分析

针对传统风电机组利用变频器控制功率输出,通常与系统频率完全解耦,不具备响应系统频率变化的能力,导致大规模风电接入显著降低了电网调频能力的问题,结合某地区电网结构及电源构成情况,利用仿真工具平台对风电场参与电网调频前后的系统频率特性及调频效果进行了计算分析。结果表明：在地区风电机组具备一次调频功能的情况下,能有效改善地区电网的频率稳定状况。     

风电接入对系统频率影响及风电调频技术综述

随着电力系统中风电接入比例的不断提高,风电接入对电力系统的影响日益凸显。风电的一个典型特点是风能具有随机性和间歇性,这会导致风电本身出力的波动性,进而对电力系统的频率造成影响。本文从风电本身的波动性及风力发电设备的特殊性两方面,对已有研究进行综述,阐述风电接入对电力系统频率的影响。在此基础上,对风机参与系统调频(主要是一次调频和二次调频)的具体方法进行了综述。     

异步联网下直流频率调制及其参数对送端系统频率的影响

考虑原动机调速器及直流频率调制的作用,基于直流潮流法以解析形式推导出在直流频率调制影响下送端系统的频率响应以及调频系统的阻尼比,并在此基础上研究了直流频率调制参与调频及其调频参数对送端系统频率动态特性的影响。最后,分析了异步联网条件下直流频率调制在参与含水电机组的送端系统中,对系统频率变化特性的影响。选取实际云南电网楚穗直流输电工程对所提方法进行仿真,仿真结果验证了直流频率调制抑制送端系统扰动频率峰值的有效性,同时证明了其参与水电调频后可以维持送端系统频率的稳定性。     

考虑风-储-直参与调频的电力系统频率特征定量分析

以风电、储能、柔性直流输电为代表的高比例可再生能源和大量电力电子设备的并网,使得电网中传统火电的比例下降,这将在一定程度上影响电力系统的频率稳定性。为定量分析风电、储能、柔性直流输电系统参与调频下电力系统的频率特征,首先提出多种调频资源参与调频下的电网频率特征定量分析总体思路,建立风-储-直调频频率响应模型。然后基于频率特性传递函数对电力系统稳态频率偏差、初始频率变化率、最大频率偏差和频率安全裕度进行理论推导;且定量分析了稳态频率偏差变化规律以及惯性时间常数、辅助调频单元控制比例系数对频率稳定性的影响,并计算稳态频率偏差与功率扰动的关系。最后,基于仿真软件验证了所提分析方法的可行性和有效性。仿真表明所提方法可有效定量分析电力系统频率特征,可为双高电力系统下电网频率安全稳定运行与控制提供指导依据。     

考虑风机一次调频的风电高占比电网机组组合

随着风电大规模、高渗透率接入电网,单纯常规机组一次调频已难以满足系统调频需求,迫切需要风电参与一次调频。文中在风机调频控制研究的基础上,提出一种考虑风机参与系统一次调频的机组组合模型。该模型通过加入稳态频率、频率最低点和频率变化率为约束条件,确保含风电电力系统预留足够的备用容量以支撑一次调频。文中采用大M法将非线性模型转化为混合整数线性规划模型,并调用Matlab中CPLEX程序包求解。最后,在IEEE 39节点系统上验证了该模型的有效性。仿真结果表明,该模型能提升系统承受负荷扰动的能力,从而满足更大负荷扰动下系统一次调频的备用需求。     

含风电场的电力系统频率特性动态仿真分析

针对风电接入电力系统后对其稳定性的影响问题,阐述了含风电的电力系统动态仿真模型(风电机组模型包括恒速异步风电机组和双馈变速风电机组),仿真分析了电网侧发生扰动及风电场侧发生扰动情况下风电系统的频率响应过程,以及风电并网运行对系统频率的时空分布特性的影响。仿真结果表明,电网侧发生扰动及风电场侧发生扰动情况下,两种不同风电机组对系统频率的作用及影响不同,风电并网运行对频率的时空分布特性产生了重要影响。     

一种评估大规模风电功率脱落对电力系统频率影响的分析方法

大规模并网风电功率的波动会引起系统频率波动甚至导致系统频率动态越限,危及电网的安全运行,而风电单机容量小、随机波动性强等特点,使得基于阶跃扰动的传统频率动态分析方法不再适用.本文提出一种基于风电功率波动特性以及系统频率响应特性的评估方法,可用于分析风电功率波动极端方式——大规模风电功率脱落对电力系统频率动态的影响程度.基于实际电网风电运行实例,分析了并网点受扰后风电机群脱网造成的风电功率脱落引起的系统频率动态过程,并评估了典型运行方式下满足系统容许频差约束的最大风电功率脱落值.     

高比例水电孤网的振荡抑制与快速调频协调策略

研究了在满足电网频率要求前提下高比例水电孤网的振荡抑制与快速调频的协调策略.首先定义了水电机组调频优先级指标,为水电机组的调频优先级进行排序.其次基于调频优先级指标提出了非调频水电机组的选取方法,确定了调频机组的调频控制策略.然后提出了机组的紧急控制延时计算方法,定义了调频机组的频率放大系数修正公式.最后利用实际算例验...     

基于风力机特性的风电机组潮流计算

在风力机特性方程和异步发电机的稳态等值模型基础上,建立了基于风力机特性的风电机组潮流计算数学模型。考虑风力机特性方程中的风力机机械力矩和发电机电磁力矩平衡,将风电机组引入处作为功率可变的PQ节点,异步发电机则作为RX等值电路模型,进行了风电机组的潮流计算。该方法引入定子电压,定子电流和转子滑差的修正量,将风力机特性方程中的风速、风能利用系数、尖速比等相关参数引入到潮流计算过程中,通过与常规的牛顿-拉夫逊潮流计算相结合,修正相应的雅可比矩阵来完成,从而保证了潮流计算迭代过程的完整性。该模型既具有传统风电机组RX模型的优点,又可以保证牛顿-拉夫逊方法的平方收敛性。最后,通过2个算例进行了潮流计算,证明了其正确性。     

改善惯性响应与一次调频的风电全直流系统协调控制策略

针对风电全直流系统并网后给交流电网带来的系统惯量降低、调频能力不足等问题,提出一种改善惯性响应与一次调频的变系数风电全直流系统协调控制策略。在惯量响应方面,网侧换流站采用惯性同步控制,直流升压站采用恒变比控制,实现直流电容对电网的惯量支撑及直流低压侧的直流电压对交流系统频率的感知,在此基础上对直流风电机组(DC wind turbine, DCWT)附加变虚拟惯性系数的虚拟惯量控制,使风电全直流系统在不同频率响应阶段具备不同的等效惯量。在一次调频方面,DCWT采用超速与变桨结合的减载运行方式,通过变下垂控制来改变它的有功出力,充分利用不同风速下的备用容量,从而使风电全直流系统更有效地参与一次调频。最后仿真算例表明,该策略改善了风电全直流系统接入后的电力系统的惯性响应及一次调频。     

风电与火电机组的一次调频技术分析及比较

介绍了风电与火电机组常规的功率控制方法,分析及比较了其系统结构及控制层面的异同点;在此基础上,结合目前最新的风电与火电机组一次调频技术要求,分别从快速性和持续性2个方面系统性地总结和评价了现有的各种一次调频技术,从本质上揭示了风电实现一次调频的关键在于机-电协调控制;分别从单机机组、风电场级和电力系统3个层面对风电一次调频技术未来的发展方向进行了展望。