我国风电高效利用技术趋势及发展建议

我国风电发展取得了举世瞩目的成绩,风电装机规模和发电量仅次于煤电和水电,正在实现从补充电源向替代电源的转变,未来有望在能源发展中占主导地位。为实现未来我国高比例新能源发展目标,促进风电可持续发展,本文围绕实现我国风电高效利用,阐述了我国目前风电利用现状及存在的问题,从大规模风电集群控制与优化调度、风电综合利用、多能互补利用、分布式接入与控制等几个技术方向,提出了未来我国风电高效利用的技术趋势,从风电与大能源电力系统发展、市场机制建立、行业管理和技术标准制定等方面提出促进风电高效利用的相关建议。     

变速恒频风力发电机组的无功功率极限

根据变速恒频风电机组的工作原理，建立了变速恒频风电机组的稳态数学模型，该模型考虑了风力机、双馈电机及其转速控制的稳态特性。在此模型的基础上，提出了计算变速恒频风电机组无功功率极限的方法，并对一变速恒频风电机组进行了计算分析，验证了所提方法的可行性。     

我国风力发电现状和展望

借助大量翔实的统计信息，从风电场各年的装机容量、分布状况、投资情况及风电机组的市场份额和国产化等方面分析我国2002年底风力发电现状和存在的问题，认为存在的主要问题有政策上的也有技术上的，并对我国今后风电的发展趋势作了分析。     

大规模风电高压脱网分析及协调预防控制策略

由于受扰系统在故障切除后恢复过程中出现高电压引起风电机组大规模脱网的事故近年来频发,因此基于近年来已发生的大规模风电机群脱网事故,从风电机组故障穿越期间动态无功控制策略和风电场附加无功补偿装置控制特性两个方面分析了受扰后电网发生高电压现象的主要原因,并通过现场测试验证了机组动态无功控制策略对机端电压的影响。在此基础上,提出了避免风电机组高电压脱网的协调预防控制策略,即风电机组在满足高电压穿越要求的前提下根据电压变化参与系统无功调节,风电场附加无功补偿装置根据并网点电压以及场内机组脱网情况实现快速调节和退出。最后,通过仿真验证了协调预防控制策略的有效性。     

风-光-水多能互补发电系统功率云耦合模型分析

以风力发电、光伏发电和水力发电等多能互补发电系统输入变量和输出功率为数据源,统计分析风、光、水发电系统不同变量区间的输出功率,提出改进的熵和超熵计算方法,建立风、光、水不同发电系统输出功率云模型,以表征各发电系统输出功率的波动性和离散程度.设计多能互补发电系统耦合度,建立基于耦合度的风-光-水互补发电系统功率云耦合模型...     

高比例清洁能源下水风光消纳能力分析方法研究

建立了基于出库流量和耗水率的水电站水库模型,并考虑了来水衰减因子和来水时延因子的梯级水电站来水关联关系,以提升水电站时序模拟精度。为最大程度消纳水风光等清洁电力,通过考虑水风光出力特性、负荷特性、机组调峰能力以及电网网络传输等约束,建立了清洁能源时序生产模拟模型。建立的模型为混合整数模型,通过分支定界法进行求解。以实际电网参数构建的仿真系统为例,对水风光消纳过程进行定量化分析。计算结果验证了清洁能源时序生产模型以及水库建模的合理性和有效性,对我国清洁能源实际运行和消纳具有积极意义。     

风电基地经特高压直流送出系统换相失败故障(一)：送端风电机组暂态无功电压建模

特高压直流(ultra high voltage direct current,UHVDC)受端换相失败故障引发送端交流暂态过电压,造成大规模风电机组脱网事故。为控制运行风险,亟需开展风电基地经UHVDC外送系统的暂态无功电压解析模型研究。该文分析了UHVDC受端换相失败引发送端暂态电压动态过程,建立了暂态过电压峰值解析模型;针对送端暂态电压“先低后高”特性,计及直驱风电机组(permanent magnet synchronous generator, PMSG)和双馈风电机组(doubly-fedinduction generator,DFIG)机组低电压穿越–稳态控制–高电压穿越多模式切换,分别建立了PMSG和DFIG机组的暂态无功电压响应解析模型;搭建了新能源基地经UHVDC送出系统控制硬件在环实时仿真平台,验证了UHVDC、PMSG及DFIG机组暂态响应解析模型的正确性,为系列文章第2篇揭示送端暂态无功电压作用机理及第3篇制定暂态过电压抑制措施奠定了理论基础。     

含风电场电力系统的有功优化潮流

提出了一种基于机会约束规划的风电并网系统的有功优化潮流模型和算法。引入了表示风电场发电功率和母线负荷的随机变量，以概率的形式描述约束条件（如线路潮流、节点电压、旋转备用以及稳态频率偏移等）。开发了基于遗传算法和随机模拟技术的计算程序。在IEEE30节点系统上的测试结果验证了文中所提方法的可行性。     

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。     

小干扰电压稳定性判别中个别负荷行为的考虑

在文献［１］中曾将负荷节点模拟成一个恒定阻抗和一台等值感应电动机，在考虑电 动机机械暂态过程的情况下，提出了一种通过比较两个潮流雅可比矩阵行列式的符号来判别 小干扰电压稳定性的原理和方法。此文中将证明，这种判别电压稳定性的原理和方法，实际 上可以计及每个具体的感应电动机动态行为对稳定性的影响，从而开创了在电压稳定性分析 中考虑实际分散负荷行为的先例，并说明这种判别方法更符合电力系统的实际情况。