风电场低电压穿越能力对地区电网稳定性的影响研究

随着风电穿透功率的急剧增加,风力发电对地区电网稳定性的影响变得不容忽视,风电机组低电压穿越技术的研究成为热点问题。在详细分析双馈感应风电机组各模块数学模型的基础上,建立了用于动态仿真的风电机组的暂态计算模型。以华东地区某一实际并网风电场作为算例,对风电场是否具备低电压穿越能力对电网稳定性的影响进行了研究,在国家电网的风电场低电压穿越要求及地区电网实际情况的指导下,提出了适合地区电网的低电压穿越最低要求,仿真结果验证了风电场执行文中提出的低电压穿越最低要求时,地区电网稳定性能够得到满足。     

风电场低电压穿越与无功补偿协调控制对电网稳定性的影响

为提高风电机组低电压穿越能力及电压跌落期间含风电地方电力系统的暂态稳定性。提出了电压跌落期间,风力发电机组撬棒保护电路与磁控型动态无功补协调控制的控制策略。电网电压跌落程度较浅时不投入保护电路,仅靠无功补偿实现风电机组低电压穿越。电网电压跌落程度较深时撬棒保护电路与无功补偿装置共同投入以提高风电机组低电压穿越能力。通过算例仿真,验证所提控制策略显著提高了电压跌落期间系统的暂态稳定性。     

基于直流保护的直驱风电机组低电压穿越特性分析

研究了基于加装和未加装直流保护的直驱风电机组在电网故障状态下的低电压穿越运行特性。根据GB／T19963--2011对风电机组低电压穿越能力的技术要求,结合直驱风电机组工作原理,构造了直驱风电机组在PSCAD／EMTDC环境下的系统控制模型。以电网三相对称短路故障为案例,对加装和未加装直流保护的直驱风电机组的低电压穿越特性进行了分析和比较。仿真结果不仅证明了所用系统模型是合理的,控制策略是有效可行的,而且还表明加装直流保护的直驱风电机组具备较为优越的低电压穿越特性。     

电网故障导致大面积风电低电压穿越对电网频率的影响分析及措施

随着国家"十四五"规划出台,未来几年新能源将快速发展,同时伴随着电网新建工程不断投产,因网架约束而受限的新能源也将得到释放,这些因素都将导致未来新能源在电网中的发电占比进一步提升。新能源发展受自然资源分布影响经常呈现出规模化、聚集化的特点,而电网发展也使得电网间电气距离不断缩短,因此电网中某条线路短路故障产生的低电压可能传播更广,造成大面积新能源进入低电压穿越,引起短时有功功率缺额威胁电网频率安全。首先揭示未来电网单一故障造成大面积风电低穿对电网频率的影响,并以某电网2023年规划数据为例,详细探讨了风电低穿对电网频率的影响以及低穿叠加稳控切机、触发发电机组保护、触发低频防线等实际中可能出现的问题造成的影响。其次,针对风电低穿后频率不同阶段的特点及各主要影响因素进行分析。最后,从调整风电低穿特性、减少低穿影响范围、保障电网惯量水平、加强电网调频能力等方面探讨降低大面积风电低电压穿越对电网频率的影响措施。随着新能源的快速发展,提出的问题将具有较强的普遍性。     

考虑低电压穿越场景的频率稳定约束风电承载能力量化方法

具备良好低电压穿越能力的风电机组在故障后有功可逐渐恢复,此过程给系统带来的有功扰动并非阶跃形式。若在评估电网对此类风电的承载能力时仍考虑阶跃扰动,则评估结果将较为保守。针对此问题,提出了可用于量化风电低电压穿越过程系统最低点、平均变化率等关键频率特征的系统频率强度指标,并分析了该指标与系统中风电容量占比的关系。结合该指标和电网对最低点等频率特征的约束,建立了可量化评估低电压穿越场景下系统风电承载能力的双层优化模型,实现了低电压穿越场景下风电承载能力的精准评估。此外,为进一步提升风电承载能力,借助频率强度指标量化分析了给定风电占比目标下,风电机组需提供的最小调频能力。最后,通过仿真验证了所提出的风电承载能力量化方法及提升措施的有效性。     

风力发电机组故障穿越问题综述

介绍了当今世界主流风电市场的风电并网规程,进一步研究后重点综述了风电机组故障穿越诸多问题,如低电压穿越、高电压穿越、频率穿越。还分析了三种主流风电机组故障穿越能力和电力系统之间的相互影响,汇总了三种主流风电机组低电压穿越能力的工程实现方案。最后结合多年的实际工程经验,以各国电网风电接入规程和各种风电机组故障穿越特性为线索,探讨了需要重点注意的故障穿越技术问题,并总结出了决定风电机组低电压穿越特性的12项技术要素。     

风电接入系统稳定性分析及其可视化研究

随着我国风电的快速发展,带来了大规模风电接入系统的稳定性问题。介绍风电大量脱网对系统频率的影响,并阐述风机低电压穿越问题(LVRT)。通过对WSCC-3机9节点系统的可视化仿真,展示了电网故障期间各节点电压波动情况,定性分析了并网风机低电压穿越过程。此外,算例结果表明,基于PowerWorld软件的区域电压可视化技术,有助于调度运行人员直观、形象地掌握事故状态下的全网运行情况。     

风电机组低电压穿越仿真研究

风电装机容量比例较低时,风电机组因故障或扰动退出运行时,对电网造成的影响有限;当风电装机容量所占比重达一定程度,其运行工况对电网运行的影响将不容忽略,这对接入电力系统的风电机组提出了更高要求,包括低电压穿越能力、无功控制能力等。鉴于低电压穿越是风电机组设计以及接入电网的关键技术之一,基于Matlab开展了风电机组低电压穿越的仿真研究。     

电网故障时永磁直驱风电机组的低电压穿越控制策略

为提高永磁直驱风电机组所并电网的运行稳定性,研究电网故障下永磁直驱风电机组的运行特性以及提高其低电压穿越运行能力,文中提出一种适用于采用双脉宽调制变换器并网的永磁直驱风电机组的低电压穿越运行控制方案。通过在电网故障时限制发电机的电磁功率来限制输入至直流侧电容和电网侧变换器的功率,通过在电网故障时采用考虑发电机功率信息的网侧变换器电流闭环控制来实现直流链电压稳定控制,从而有效实现发电系统的低电压穿越运行。系统仿真结果表明,所提出的控制方案无需增加硬件保护装置,在电网对称及非对称故障下均可有效实现永磁直驱风电机组的低电压穿越运行。     

应用STATCOM提高DFIG的低电压穿越域

为衡量风电机组的低电压穿越能力,提出了低电压穿越域的概念,分析了在并网点接入STATCOM对于风电机组低电压穿越的影响。推导出3种不对称故障期间转子感应电动势峰值与转差率的关系,以转子侧最大控制电压为约束得到风电机组低电压穿越域。在PSCAD中建立了含STATCOM的风电仿真模型,并进行了仿真实验。结果表明:STATCOM在电网故障后抬高了机端电压,降低了转子感应电动势峰值,提高了风电机组的低电压穿越域,并发出无功功率支撑电网,确保风电机组并网运行,提高电网的安全稳定性。     

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。     

双馈风电系统参与频率调节的小扰动稳定性分析

为了分析风电系统并网后对电网频率的影响,建立考虑调频的双馈风电系统小扰动稳定性分析的数学模型.根据风速的变化,研究功率控制策略,额定风速以下采用最大功率追踪控制,实现输出功率最大;额定风速以上采用恒功率控制,保证整个系统安全稳定地运行;考虑负荷动态模型时,分析风速变化对系统特征值的影响;利用Matlab建模进行时域仿真.理论研究和仿真结果表明,在全风速变化区间,能实现输出功率调节,系统能保持较好的小扰动稳定;增加频率调节环节后,风电系统在一定程度上能参与电网频率调节,有效地改善电网的频率特性,仿真结果验证了该方法的可行性和有效性.     

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。     

大规模风电场对电力系统稳定性影响的研究

风电机组由于其自身特点,风电机组与传统发电机组有不同的稳态和暂态特性,大规模风力发电接入电网后,电网的电压稳定性、暂态稳定性及频率稳定性都会发生变化。主要针对基于普通异步感应电机和基于双馈式感应电机风电机组的风电场对电网稳定性影响进行深入研究,使得对风电场接入电网后,给电网稳定性带来的问题有更全面、更深入的认识,有利于我国风力发电快速、健康发展。     

风电接入对黑龙江电网的影响及应对措施

结合黑龙江电网风力发电现状,阐述了风电对电网调峰、调压、调频和稳定的影响,并从运行和管理角度提出了具体应对措施。     

Review of DFIG wind turbine impact on power system dynamic performances

Recently, the variable‐speed wind turbine with doubly fed induction generator (DFIG ) has drawn significant attention because of its many advantages such as small power converter rating, the ability to control the output power, etc. Nevertheless, the large penetration of DFIG wind turbines may affect the power system dynamics. This paper provides a general review of the DFIG wind turbine's impact on power system dynamic performances such as frequency stability, transient stability, small‐signal stability, and voltage stability. Besides, ancillary services from the DFIG wind turbine for the power grid, such as frequency support, reactive power, and voltage support, are explained. Especially, the survey emphasizes power oscillation damping methods by the DFIG wind turbine. © 2017 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

双馈风电机组无功控制方式对系统频率稳定的影响

以PSS/E和PSS/E WIND为平台,建立了基于双馈感应发电机的风电场等值模型,结合一个含两座大规模风电场的算例系统,仿真分析了双馈风电机组（DFIG）两种无功控制方式对系统频率稳定的影响.研究结果表明,无论是风速扰动、负荷扰动还是短路故障,与恒电压控制方式相比,恒功率因数控制均有利于系统的频率稳定.     

抽水蓄能机组孤网运行稳定特性分析

由于抽水蓄能机组抽水调相转为抽水工况,后加负荷速度不可控,启停过程中负荷跃变剧烈,孤网期间容易影响电网频率稳定.为着力解决长期以来困扰海南电网"大机小网"下的频率稳定问题以及排查可能存在的安全稳定威胁,文章依据抽水蓄能机组同步机、水轮机及其调速器的数学模型,构建了水轮机调速器环节与同步机转子运动环节的动态反馈线性化模型.通过BPA仿真计算,研究了水轮机调速器动态对抽水蓄能机组的频率稳定性的影响.通过计算海南电网频率稳定性与机组功角稳定性,确定了抽水蓄能机组单机最大容量.该研究为未来海南电网稳定运行、抽水蓄能机组孤网运行提供了可靠的借鉴.     

考虑风电大规模接入的电力系统调峰平衡分析

电力系统调峰平衡是其维持静态稳定的关键,在风电大规模接入的形势下,亟需研究风电接入对电力系统调峰平衡的影响。以适用于含风电电力系统调峰平衡计算的数学模型及算法为基础,研究了风电接入对电力系统调峰平衡的影响,并提出相应计算方法。在此基础上,以区域电网为例,根据其实际情况设计电网的调峰运行方式以及风电接入方式,基于电网实际数据,仿真计算了其在3种风电接入方式下的调峰盈余,分析了风电大规模接入对电网调峰平衡的影响,结果表明,风电大规模接入将对电力系统的调峰平衡带来显著负面影响,而影响程度与风电接入电网的方式密切相关。     

风电参与一次调频的小扰动稳定性分析

为了分析参与电网一次调频的风电系统对电力系统稳定性的影响,建立基于直驱永磁型风电系统的单机无穷大系统小扰动稳定性分析数学模型.根据风速的变化,在额定风速以下采用最大功率点追踪控制,以实现风电系统输出功率最大:额定风速以上采用恒功率控制,保证风电系统安全运行.研究考虑负荷动态模型时风速变化对系统特征值的影响,结果表明,在整个风速变化区问系统均能保持小扰动稳定.在理论分析的基础上进行时域仿真,来验证理论分析的正确性.仿真结果表明,风电系统能够参与电网一次调频,可有效改善电网的频率特性,为直驱型风电安全稳定并网运行提供了可借鉴的理论依据.