海上风电场组网与大容量变流器实现形式对比研究

随着陆基风电向海上平台转移,风电机组功率增大,海上风电场容量扩充,传输距离增加,使得原陆基风场成熟技术难以直接利用。针对这个问题,系统地总结了海上风电场的典型组网形式,就并联阵列模式下的3种风机类型进行了回顾,并介绍了2种提高功率密度的机型方案。而大容量变流器技术是海上风电的关键技术之一,就结构形式可以分为集成式结构和模块化结构,本文从可靠性、容错能力和成本等几个方面,对集成式风电变流器的4种拓扑结构开展了对比研究,同时对模块化变流器不同的级联或并联方案,也进行了相关对比研究,最后对比分析了几种适用于大容量风电变流器的功率器件。研究结果为海上大容量风电变流器的设计提供支持。     

基于PSCAD_EMTDC的大型并网风电场建模与仿真

几百台风机驱动鼠笼电机所组成的风电场将会给电网带来电能质量的问题.为了研究风电场对电网动态特性的影响,建立合适的风电场模型来描绘由许多单个风机组成的动态特性是一个重要课题.给出了恒速风电机构成的风电场的不同动态模型,包括不同的等值模型和无功补偿装置的模型.这些模型在PSCAD/EMTDC的软件中建立,并以南澳风电场接入汕头电网为实例,结合扰动和电网故障情况下的仿真研究来进行比较.     

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.     

风力发电的进展和趋势

对近几年国际和国内风电的进展和趋势进行评述，简要介绍海上风电场的发展背景、对风电机组技术的挑战及中国离网型风电进入稳定的产业化发展时期，正在开拓新市场等情况。列举当前主要风电场项目，并预测未来5a的发展趋势。     

（四）风电场送出线路保护性能分析

分析了具备低电压穿越能力的双馈式风电场送出线路的故障特征,发现仅在三相金属性故障情况下风电场侧电压与电流同频率,其他故障情况下风电场侧短路电压、电流频率均不同;风电场的弱电源特性使得正负序阻抗远大于零序阻抗,接地故障时风电短路电流主要为零序分量,使得三相电流相近;风电场侧方向元件、距离元件、选相元件均无法保证正确动作。以某地区风电接入为例,对风电场送出线路保护进行动作性能测试,实验结果表明电流差动保护灵敏度降低,方向元件、距离元件、选相元件的动作性能受到严重影响。（详见2013年第33卷第4期）     

（二）双馈式风电场电磁暂态等值建模研究

提出建立鼠笼式风电场多机等值方案。提出以故障初始时刻的鼠笼式风机的标幺值功率作为分群指标。采用K-means算法,以准则函数收敛后得到的值最小为分类标准,实现对机组的分群。针对单个机群中可能存在多种型号鼠笼式风机的情况,采用基于容量加权的参数聚合方法,分别计算等值风电机组转子运动方程参数、阻抗参数和箱式变压器参数。最后在PSCAD／EMTDC软件平台上建立鼠笼式风电场详细模型及其等值模型,仿真结果表明在相同故障条件下,风电场等值模型的故障电流能很好地拟合详细模型,验证了所提等值方案的有效性。（详见2013年第33卷第1期）     

大型海上交流风电场内部拓扑优化设计

海上交流风电场的内部汇集网拓扑结构存在多种方式。介绍了评估不同拓扑结构的经济技术指标。在此基础上,以丹麦的Horns Rev海上风电场为例,给出了各种拓扑结构以及一种推荐的拓扑结构,并针对内部损耗、经济性、可靠性等各项指标,分别进行定量分析。分析比较结果表明：文中给出的Horns Rev海上风电场推荐拓扑综合性能更优,更具有合理性。     

电网风电出力特性分析

针对风电大规模并网对电网系统产生不良影响的问题,结合河北省南部电网风电场实际运行数据,从波动性、随机性、相关性和互补性等方面分析河北南部地区风电出力特性,比较内陆风风电场与海风风电场的功率特性,为电网大规模接入风电提供参考和借鉴。     

（二）双馈式风电场电磁暂态等值建模研究

提出建立双馈式感应发电机（DFIG）风电场多机等值方案。考虑到DFIG风机短路故障条件下投入转子Crowbar保护后,短路电流与转子实时转速相关的特点,提出以短路故障前瞬间的风机转子转速值作为DFIG风机分群的指标,以准则函数E收敛后得到的值最小为分群标准,采用K-means算法将具有相近指标的机组分到同一机群中。针对单个机群中可能存在多种型号DFIG风机的情况,采用基于容量加权的参数聚合法,计算等值风电机组转子运动方程参数、阻抗参数、变流器及其控制环节参数和箱式变压器参数。在PSCAD／EMTDC平台上建立DFIG风电场详细模型及其等值模型,仿真结果表明在相同故障条件下,风电场等值模型的故障电流能够很好地拟合详细模型。（详见2013年第33卷第2期）     

直驱风电场与LCC-HVDC次同步交互作用的扰动传递路径及阻尼特性分析

当直驱风电场距离电网换相型高压直流输电(line-commutated-converter based high voltage direct current,LCC-HVDC)的整流站较近时,两者间的次同步交互作用机理及特性尚不明确,现有分析方法难以揭示扰动传递过程及子系统间的耦合关系。针对上述问题,该文首先建立直驱风电场经LCC-HVDC送出系统的线性化模型,并基于系统闭环互联传递函数框图揭示次同步频率扰动在直驱风电场与LCC-HVDC之间的传递路径。然后,通过阻尼重构分离出次同步交互作用对次同步振荡(sub-synchronous oscillation,SSO)模式阻尼的影响,并分析控制器参数对SSO模式阻尼的影响。结果表明,直驱风电机组直流电容主导的SSO模式存在不稳定风险;直驱风电场与LCC-HVDC之间的扰动传递路径呈现"8"字型耦合关系,导致两者间存在次同步交互作用;直驱风电机组外环、LCC-HVDC定电流控制器的比例系数增大或积分系数减小时,SSO模式阻尼增大。