江西大型风电场动态稳定研究

风电机组在并网运行中会经受各种各样的扰动,风电机组承受扰动的能力是风电机组的重要特性之一,风电场装机容量越大,其并网运行对电网将造成的影响越明显。以江西电网为背景,以装机容量250 MW采用永磁直驱风机的钓鱼台风电场为算例,从电网发生大扰动故障以及风速变化扰动两个方面对系统进行动态稳定仿真。研究结果表明,系统发生短路故障后能够恢复到稳定运行状态;在风速变化扰动下风电场能够保证并网点电压波动满足规程的要求。     

风电系统在变风速条件下的并网运行仿真研究

介绍了当今国内外风力发电发展状况和风力发电机组并网后对电力系统的影响.阐述了变速风电机组并网后动态特性的重要性,同时利用仿真软件构建了基于变桨距风机并网风电场动态仿真模型,并对此风力发电系统在风速扰动情况下的运行状态进行了动态仿真.仿真结果表明,变风速使风机输出有功功率、无功功率会出现低频率不等幅震荡,会对系统电压、功...     

风电集中并网运行对系统电压稳定性的影响研究

风力资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率随之变化,对电力系统来说相当于一个大的扰动。随着风电穿透功率的逐步增加,大规模风电并网运行的电压稳定性问题亟待研究。利用Matlab/Simulink建立风电场仿真模型,详细分析了不同风速模型、风电场装机容量及短路故障切除时间下风电场对电压稳定性的影响。把静止同步补偿器(Static Synchronous Compensator,STATCOM)应用到风电场中,仿真结果表明,STATCOM可以改善风电场的电压稳定性,提高了风电机组的低电压穿越能力,确保风电机组连续运行及电网安全稳定。     

电网短路故障对并网双馈风电场的影响

分析了电网发生短路故障对并网运行风电场的影响。从双馈风电机组的单机模型出发,研究了由双馈风电机组构成的风电场单机等值方法。在仿真软件EMTP-RV中搭建了包含双馈风电机组构成的风电场电力系统模型。分析了电网发生三相接地短路和单相接地短路故障时,风电场的有功功率和无功功率输出特性、并网公共连接点母线电压波动以及系统频率等暂态变化。研究结果对未来风力发电工程的建设有参考价值。     

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。     

变动风速作用下风电场对电网电压的影响分析

大规模风电场并网运行,在风速扰动过程中其输出功率的变化将对系统潮流产生影响。当遭受快速的风速变化时,不但需要考虑风电机组在风电场内的布置,而且还需要应用风电机组的动态模型来进行仿真计算。本文建立了以风速作为输入量的双馈变速风电机组的动态模型,并对风电场的等值方法作了简单介绍,最后以某实际电网接入风电工程为例,对风速扰动下风电场对电网电压的影响分析方法进行了说明。     

风机接入对系统阻尼特性影响的研究

大规模风电接入电网后,其运行对系统的小干扰稳定性将产生一定的影响,为研究风电在不同运行工况对系统动稳定性的影响。基于CEPRI9v6系统算例针对风电场的接入进行了小干挠稳定性仿真研究。深入分析了风电机组在典型阵风、渐变风、随机噪声风风速扰动情况下,恒速异步风力发电机组、变速恒频风力发电机组分别接入系统时对系统阻尼特性的影响,并且通过系统仿真算例,验证了分析结果,为大规模风电并网时风电机组选型以及系统稳定分析提供了建设性意见。     

改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性研究

提出了改善基于双馈感应发电机的并网风电场暂态电压稳定性的措施以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through, LVRT)功能。目前，大部分基于双馈感应发电机的变速风电机组不具有故障情况下的暂态电压支持能力，当电网侧发生严重短路故障时，风电场的暂态电压稳定能力会影响到电网安全稳定。该文在DIgSILENT/PowerFactory中建立了具有暂态电压支持能力的变速风电机组转子侧变频器控制模型及用于故障后稳定控制的桨距角控制模型，通过包含风电场的电力系统仿真计算验证了模型的有效性及其对风电机组和电网暂态电压稳定性的贡献。仿真结果表明，当电网侧发生三相短路故障时，风电机组转子侧变频器暂态电压控制能够控制风电机组发出无功功率支持电网电压；桨距角控制能有效降低变速风电机组机械转矩，避免出现风电机组超速及电压失稳。得出结论：采用变频器暂态电压控制及桨距角控制能够改善基于双馈感应发电机的并网风电场的暂态电压稳定性，确保风电机组低电压穿越(LVRT)功能的实现及电网安全稳定。     

含主动轴系扭振阻尼的并网双馈风电场惯量控制方法

电网中风电容量的增加,使得电力系统等效惯量减小、频率稳定性下降。为避免此风险,各国电网并网导则要求大规模风电场参与系统调频,并能提供类似同步发电机的惯量响应。本文基于时域仿真并辅以特征值分析,研究了风电场惯量控制对风电机组及电力系统运行特性的影响。传统的风电场惯量控制方法有益于电力系统频率稳定,但仿真结果揭示该控制会减小风电机组轴系扭振的阻尼,严重时将导致机组转速振荡失稳。为解决此问题,提出了含主动轴系扭振阻尼的风电场惯量控制方法,在满足并网导则有关惯量控制要求的同时可有效避免机组发生轴系扭振失稳。仿真结果验证了控制方法的有效性。     

基于IDE-BAS算法分步辨识策略的风电场动态等值研究

为了在电力系统仿真中准确分析风电并网带来的影响,从保持原始系统特性的角度出发,采用参数分步辨识的动态等值策略对风电机组等值模型进行参数辨识.本文基于IDE-BAS算法辨识风电等值机组参数,分别在电网故障及阵风扰动情况下,重点辨识电气参数和机械参数.根据风电场的实际运行数据算例分析,对比等值模型与原始系统的输出特性,验证了本文提出的对风电机组等值模型参数分步辨识策略是有效可行的.     

风电场110kV单回送出线主动探测式三相重合闸方法

风电场110 kV单回送出线因故障而三相跳闸后,输电线路电磁能量迅速衰减,给故障性质识别带来了很大困难,且风电场失去与系统连接后处于孤岛状态,由于功率阻滞,孤岛系统的电压、频率迅速失稳导致切机。提出利用风机变流器向送出线注入低电流实现故障性质识别的方法,在风电机组切机后,先闭合一台风机主断路器和送出线靠近风电场一侧的断路器,短时导通风机网侧变流器电力电子器件,使得其直流侧电容向交流线路放电,利用电流积分特征构造保护判据实现故障性质识别,并提出风电场110 kV单回送出线主动探测式三相自适应重合闸方案。通过PSCAD/EMTDC仿真验证了故障性质识别和主动探测式重合闸方案的正确性。     

双馈风力发电机组系统接入与稳定运行仿真

分析了包含大量异步风力发电机组的风电场并网运行后对电力系统静态和动态稳定性的影响。从系统接入和稳定运行的角度研究了双馈风力发电机组及普遍采用的定子磁链定向矢量控制策略在提高风电系统稳定性方面的优势与不足。以实际机组为例在PSCAD/EMTDC平台上建立了仿真模型,结果表明双馈风力发电机组在风速发生变化时不仅能够以变速恒频方式运行并追踪最大风能,且电网电压也比传统鼠笼式风力发电机组更为稳定。在系统发生最严重的三相接地故障时,风电场具有更好的暂态稳定性。     

含风电的区域电网功率振荡特性分析与综合控制

风电场的有功功率调节应兼顾频率和阻尼控制功能,使其具有完备的支持能力,增强系统的动态稳定性。本文通过分析风电频率控制中微分环节和比例环节对区域电网间功率振荡的影响,提出风电机组频率控制策略的改进方案。利用一阶惯性-微分环节,使风电场频率控制始终表现为正阻尼特性,避免风电的有功调节引起系统低频振荡。最后,通过理论和仿真分析,验证了系统发生扰动后在所提综合控制策略下,风电机组不仅具备频率调整能力,并可有效改善系统的阻尼特性。     

风电场联络线距离保护的自适应整定方法

风力发电自身的特殊性导致其输电线路保护难以整定。文章分析了风电场和电网联络线的距离保护随电源电势幅值比、电势相位差、电源等效阻抗、系统频率等参数变化时的动作特性,并基于风电场侧的实时电流和电势与参与发电的发电机信息,提出了仅利用风电场侧信息量自适应整定保护动作边界的方法。仿真结果表明这种自适应整定方法具有优良的性能。     

风电场并网方式对地区电网电压的影响

随着风电装机容量的增加,在风电场规划设计阶段,选择合适的并网方式对地区电网的安全稳定运行非常重要。在介绍风电场运行特性、接入电网结构特点和分析影响风电场接入电网容量因素的基础上,以某地区实际电网为算例,对风电场以不同的并网方式进行了仿真,结果表明：在风电场出力稳定的情况下,分布式接入比集中方式接入具有较强的电压支撑能力;在风电场并网线路参数一致的情况下,分布式接入与集中方式相比,线损较小;在风电场受到渐变风、阵风、切除风影响时,风电场集中接入方式电压波动较小,分布式接入方式电压波动较大,集中接入方式有较强的电压抗扰动能力。     

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。     

风电场交直流并网系统的储能和柔性直流联合调步控制策略

考虑在风电场交直流混合并网系统中风电场的功率差额可以沿交流线路传递给主网,风电场和主网都存在频率稳定问题,提出储能与柔性直流附加控制参与系统频率调节,优化风电场和主网频率特性。在风电场侧柔性直流换流站中加入基于风电场频率变化的柔性直流频率附加控制,以改善风电场频率特性;将储能系统通过换流器并联在风电场和主网间直流线路上,弥补风电场侧直流附加控制对主网的频率恶化作用,并改善主网频率特性;建立了储能与柔性直流附加控制共同作用下的风电场交直流混合并网系统频率模型。算例分析表明,通过储能与柔性直流附加控制的配合,能有效减少风电场功率平衡被破坏时风电场和主网的频率波动幅度。     

多电源梯级调频方案及风电场级调频时序优化策略

目前,大规模风电接入电力系统面临的主要问题之一是系统的频率稳定性。文中提出一种风电场级一次调频时序优化的工程实用策略,并对风光水火参与系统调频的次序提出了梯级调频方案。首先以云南电网为例,讨论了风光水火不同电源接入电网时的梯级调频方案,在电网发生频率扰动情况下对不同电源参与调频的顺序进行了研究,并提出了风电和光伏机组参与调频的需求。然后分析了调频时间尺度内风电场的功率变化及风电机组层面调频时的有功控制策略。在此基础上,在风电场层面给出了场内风电机组一次调频的投入与退出策略,通过读取风电场内各台风电机组的实时状态与计算系统的调频需求,得出风电场在调频期间需要投入的最小的风电机组台数,在风电场结束一次调频时通过时序依次退出风电机组的一次调频,降低风电场退出一次调频可能会造成的频率二次跌落。最后通过仿真验证了所提出的策略。     

并网异步风电场短路特性的仿真分析

风速的随机性与间隙性使风电场经常处于不同的运行方式,合理的保护配置是保证风电场及接入系统稳定运行的卫士。短路特性是保护配置的前提和依据,针对恒速异步风力发电机组,讨论了其数学模型,分析了异步机组的电磁暂态过程,建立了风电场联络线路接地故障时,风电场提供的短路电流各序分量表达式,对影响风电场故障特性的主要因素进行了分析,并以PSCAD/EMTDC为平台建立风电场并网运行的仿真模型,研究了风电场投入系统容量、风速、故障类型、X/R对故障特性的影响,仿真结果与理论分析相吻合。研究结果表明风电场继电保护整定时应考虑这些影响因素,以提高风电场继电保护动作的有效性和可靠性。     

基于相空间重构的神经网络短期风电预测模型

随着风电机组装机容量的持续高速增加以及大规模风电场的建设,各个国家(地区)的电网对风电的重视程度也在增加,风电场发电功率的短期预测对于风电场并网以及电网的调度起着至关重要的作用。通过对风电场发电功率的时间序列进行分析,表明该序列具有混沌属性,并在此基础上,利用相空间重构理论建立了关于风力发电功率的RBF神经网络与BP神经网络预测模型,并进行了实际预测。通过对结果进行对比分析,显示该模型可以得到较高的短期发电功率预测精度,更好地满足实际现场需要。