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。     

基于GIS数据的植被实时虚拟可视化

针对大范围场景的植被实时虚拟可视化问题,提出一种在程序运行过程中实时生成各个体植被分布数据和属性数据的方法。该方法使用WangTiles和植被覆盖的地理信息系统数据。采用几何细节层次模型和基于纹理图像的方法对植被进行实时绘制。实验结果表明,该方法能在包含植被的大范围场景中取得较好的可视化效果,在场景漫游时可以保持交互的帧速率。     

针对风电引起闪变的数字化测试系统仿真

IEC闪变测试模拟系统在低频段存在误差,将模拟系统转换成数字系统后误差依然存在,而风力发电引起的闪变频率约为1～3 Hz,正好位于闪变测试系统的低频段。在Matlab/Simulink仿真平台上用双线性变换法将模拟系统变换成数字系统,建立了IEC闪变仪的数字化模型,对闪变仪在低频段产生误差的原因进行了分析,然后通过修正加权滤波器的参数,使瞬时闪变视感度S(t)的误差在允许的±5%的范围内,提高了闪变仪在低频段的精度,同时又不影响高频段的精度,从而满足了风力发电引起的闪变测试要求。所提出的方法可用于测试风电引起闪变的闪变仪设计中。     

改善风电汇集系统静态电压稳定性的无功电压协调控制策略

针对风电场集群作为弱联接送端系统所面临的无功电压问题,研究了可应用于大规模风电汇集系统的静态电压稳定评价指标,并在此基础上提出了一种改善风电汇集系统静态电压稳定性的无功电压协调控制策略。该策略采用基于过滤集合的原对偶内点法求解多目标优化控制模型,通过协调控制风电场和汇集站内的多种无功电压调节设备,能够在满足中枢节点电压控制指令的同时均衡汇集系统的电压分布,提高动态设备的无功裕度,从而改善风电汇集系统的静态电压稳定性。对中国北方某实际风电汇集地区的仿真计算验证了所提控制策略的有效性。     

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...     

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。     

基于风过程方法的风电功率预测结果不确定性估计

以我国多个地区实际运行风电场为研究对象,以实现风电功率预测结果不确定性较优估计为目的,提出了基于风过程方法的风电功率预测结果不确定性估计方法,并给出了各风过程的数学模型。采用风过程方法和功率水平划分方法划分预测误差数据,可有效识别不同特性预测误差。采用非参数回归方法拟合误差概率密度分布,获得了较优的拟合结果。根据实际风电场数据验证文中方法的先进性,其与基于正态分布优化拟合的估计方法的比较结果表明,文中方法的各项评价指标均优于后者。     

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。     

考虑变频器特性的变速恒频双馈风力发电机组控制策略的研究与仿真

以并网型变速恒频风电机组中双馈发电机的运行特性及连接于发电机转子部分的脉宽调制(PWM)控制的电压源型交-直-交变频器的结构和机理为基础,在假设变频器采用理想开关器件,即忽略电子器件的换相重叠、损耗,并只考虑变频器直流电容充放电的动态过程而不计频率调节的动态变化过程的前提下,提出了基于定子磁场旋转坐标系统下的变速恒频风电机组电气控制部分的控制策略并设计了相应的H控制器.同时基于MATLAB软件建立了变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,并以渐变风和随机风模式为例,针对提出的控制策略对变速恒频双馈风力发电机组的并网运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明了该控制策略的合理性及控制器设计的有效性,同时也说明了双馈发电机在保证有功输出的情况下能够有效地调节无功功率,保证变速恒频风电机组的稳定运行.