风电机组接入对系统小干扰稳定性的影响研究

针对大规模风电并网后系统小干扰稳定性的变化情况,通过简单系统算例仿真,详细分析了不同风电渗透功率水平下,分别采用固定转速风电机组、双馈感应风电机组和永磁同步直驱风电机组并网对系统阻尼特性的影响,并且通过实际系统仿真算例,验证了分析结果.结合定速风机、双馈风机和直驱风机的仿真结果进行对比分析,对考虑风机并网后系统动态特性因素的风电机组选型提出了建议.     

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...     

直驱永磁风力发电系统并网特性研究

随着大规模风电机组的并网运行,风电机组或电网故障导致风机脱网的情况时有发生,这主要是由于对风电系统的并网运行特性没有深入的研究,而针对电网故障情况下的运行特性研究则更加薄弱。对使用背靠背全功率变流器的直驱永磁风电系统的综合控制策略进行了研究,并针对风速变化以及不同电网电压跌落情况下的响应情况进行分析。根据仿真结果可以看出,机组有着较好的动态响应,在风速大范围连续波动状态下有相对稳定的输出,且在系统发生故障后亦能够较快地恢复稳定,从而实现低电压穿越,保证风机的稳定并网运行。     

风电接入对海上油田平台电网稳定性的影响

孤立电网接入风电可以节约燃料,降低运行成本。受风电特性的影响,风电穿透功率使电网在节约燃料的同时,也对电网稳定性造成了很大的影响。文章建立了包括燃气轮机在内的电网模型和多极永磁同步风力发电机模型,评价了由燃气轮发电机供电的海上油田平台孤立电网接入风电时的电网稳定性,并通过仿真研究了该海上油田平台孤立电网接入风电的最大穿透功率。PSCAD/EMTDC的仿真结果和中国海洋石油总公司建造的海上风力发电站的成功并网均表明,文中的平台电网能保持电网频率和负荷电压在规定的范围内。     

双馈风机机电暂态模型及规模化风光并网系统受扰特性

双馈风机是风力发电的主力机型之一,建立其机电暂态仿真模型,是研究规模化风电与电网交互作用的基础。首先依据风机有功功率和无功功率调节控制,以及风机与交流电网交互接口等不同功能划分,建立了双馈风机机电暂态仿真模型总体架构;详细解析了对应各功能的模型结构及关联关系,指明其特点和适用性。研究了风电场并网系统受扰功率特性,以及电压反馈控制、电压波动速率和波动幅度等因素对功率特性的影响。针对青海海西规模化风光新能源并网系统,提出利用风电场汇集线无功电源特性降低光伏低电压脱网威胁的措施,仿真结果验证了措施的有效性。     

双馈异步型风机的虚拟同步控制策略

首先,针对DFIG型风机的转子侧变流器,提出基于转子励磁磁链定向的虚拟同步发电机(VSG)控制.同时,针对DFIG型风机的网侧变流器虚拟同步电动机(VSM)控制,从而使得DFIG型风机的并网接口特性可等效为一台传统同步发电机,在稳态时维持传统风机最大功率跟踪特性,在动态过程中还能向电网提供有效功率支撑,最终实现DFIG风机并网系统的VSG功能.然后,进一步将基于虚拟功率计算的风电机组同期控制应用于DFIG机组,实现DFIG型风机的孤岛/并网过程的无缝切换.最后,通过DFIG型风机并网系统仿真对提出的控制策略的有效性和可行性进行了验证.     

多种风电渗透率下虚拟转动惯量辅助调频研究

与常规发电机组不同,风力发电机组的转速与电网频率完全解耦.风机大规模并网后,系统的转动惯量降低,抵御频率扰动的能力减弱.为提升系统的安全稳定裕度,应使风机具有虚拟转动惯量并辅助电网调频.提出了风机虚拟转动惯量的控制方法,在不同风电渗透率工况下利用电磁暂态仿真软件PSCAD/EMTDC开展仿真工作.仿真结果表明,所提出的控制策略增加了风电机组的虚拟转动惯量,使风机具有类似于常规机组的动态响应特性,从而提升了含风电并网的电力系统暂态稳定性.     

基于风电极限穿透功率的经济调度优化模型研究

风电出力的时变特性,决定了风电极限穿透功率对大规模风电并网系统的调度策略有重要的影响.在充分体现环境保护和风电特性的火电和风电的运行价格模型基础上,基于风电场极限穿透功率和风电场出力预报可信度,建立了风电并网电力系统经济优化调度模型.基于新疆乌鲁木齐电网对该调度模型进行算例仿真,并采用遗传算法(GA)实现模型求解,结果...     

考虑并网友好性的风电实时有功调度

为了最大程度消纳风电及激励风电场改善并网特性,提出了一种考虑并网友好性的风电实时调度策略及相应的调度模型。基于电网运行工况及电网外送通道联络线功率偏差,动态计算电网风电消纳实时裕度。基于历史运行数据及超短期预测信息评估风电场出力预测精度、出力波动性及负荷跟随特性,评价风电场并网友好性。建立计及风电并网友好性及最大化消纳风电的风电实时有功调度模型。将提出的调度模型应用于IEEE 31节点系统,仿真验证了该方案的有效性。     

大规模风光互补发电系统建模与运行特性研究

建立了大规模并网风光互补发电系统动态分析模型,提出了基于功率变化率改进扰动观察最大功率跟踪算法。风电及光伏系统均采用有功、无功解耦双环电流控制策略。应用静止同步补偿器分析模型的暂态故障电压。含风电、光伏及风光互补运行的电力系统仿真计算验证了该模型的有效性及其功率波动特性和母线电压的暂态影响。仿真结果表明,该风光互补发电系统模型有效降低了输出功率波动,实现了风光系统低电压穿越,确保故障情况下风光系统不脱网运行以及电网安全稳定运行。     

构网型直驱风电机组间控制相互作用研究

构网型风电控制技术具有很好的弱电网适应性,可以有效避免风电并网次超同步振荡问题。但是虚拟同步控制引入固有的低频特征模式,接入强电网时会发生低频振荡,同时多台构网型风电机组并联运行时存在控制器相互作用。针对此问题,采用特征模式分析方法,研究了基于虚拟同步控制方法的构网型直驱风电机组并联运行时的控制相互作用及主导低频特征模式稳定性。揭示了虚拟惯量控制参数及系统运行方式对构网型风电机组并联运行低频振荡特性的影响。通过详细时域仿真验证了分析结果的正确性。     

Power Control of Directly Driven Wind Generation System Based on Superconducting Magnetic Energy Storage

The increasing wind power penetration poses significant technical problems to the development of electric power systems. In this article, an integrated control strategy is proposed based on the characteristics of the directly driven permanent magnet synchronous generator wind turbine. The directly driven permanent magnet synchronous generator wind turbine is incorporated with superconducting magnetic energy storage, which can smooth the wind power fluctuations, enhance the low-voltage ride-through capability of the wind generation system, and achieve an uninterruptible power supply to local loads under isolated grid operation. According to the MATLAB/SIMULINK-based (The MathWorks, Natick, Massachusetts, USA) digital computer simulation model, the proposed control strategy is confirmed to be effective in power control of grid operation.     

STATCOM在风力发电场中的应用

在同步旋转坐标系下采用STATCOM(static synchronous compensator)和异步发电机风力发电系统的暂态数学模型,采用基于非线性反馈线性化的逆系统方法,构造出STATCOM的伪线性系统,然后采用滑模变结构控制理论设计出STATCOM的滑模变结构控制器。然后,以随机风和电网大扰动为例,采用STATCOM对并网风电场的电能质量和稳定性问题进行仿真。结果表明:采用该控制策略的STATCOM可很好地改善风电场的电能质量和稳定性。     

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。     

风电并网一次调频控制性能研究

为了使采用双馈式异步电机的风力发电并网系统具备参与电网一次调频的能力,需要对并网系统开展一次调频性能研究,采用下垂控制方案,解耦有功功率和无功功率,通过控制有功功率输出来动态响应频率波动。针对传统下垂控制在响应电网频率调节过程中,输出功率与参考功率偏差较大引起的控制系统过度调整问题,引入动态下垂系数作为原下垂控制系数负反馈相,使频率与下垂控制系数的乘积在可控范围内变换,实现下垂系数根据目标频率实时调节;针对风机并网系统一次调频过程中的功率震荡问题,建立风电并网虚拟同步机数学模型,采用自适应虚拟参数,并分析参数取值范围。通过Matlab/Simulink仿真和实验验证所提方案可以使风电并网系统一次调频控制性能更优。     

基于STATCOM的超级电容储能系统的风电并网

为了提高电网的电能质量,探讨了一种与永磁同步发电机(PMSG)相连接的电网控制和运行策略。该电机以直驱变速风电机组和静止同步补偿器(STATCOM)为基础,STATCOM的应用是通过风力涡轮机的不脱网运转能力来提高了系统性能,发电机侧变换器的控制策略是应用STATCOM控制器实现传输效率最大化。通过Matlab对其进行了仿真验证。仿真结果表明,带有STATCOM的超级电容器能量存储系统能够提高风能系统电网故障或扰动时的稳态和动态性能。     

风电引起的电压波动与闪变的仿真研究

风能存在随机性,大规模风电并网后会引起附近电网电压波动,风况、风电机组特性和电网状况会对风电引起的电压波动与闪变有影响。文章从风能和风力发电机组特性出发,建立了含风电机组的电网仿真模型,基于Matlab/Simulink搭建了仿真模型,研究了风电场所接入电网状况对风电引起的电压波动与闪变的影响。算例结果表明,系统短路容量和线路电抗与电阻比等对风电场的电压波动与闪变有较大的影响,通过选取合适的并网点和电压等级、合适的线路电抗与电阻比,能够有效抑制风电引起的电压波动与闪变。     

基于风机调频特性的储能配置方法及协调运行策略

针对大规模风电机组(wind turbine,WT)接入电网,导致电网惯量响应能力和调频备用容量不足,进而造成电网频率稳定性下降的问题,文章提出一种风储系统与等容量同步发电机等惯量响应能力的储能(energy storage,ES)配置方法。方法旨在实现WT取代同步发电机接入电网前后,电网惯量响应能力和调频能力不变。并在此基础上,根据WT在不同风速下,具有不同的调频能力这一特性,文章进一步提出了风储协调控制策略,该策略既能在低风速下提供惯量响应支持,又能在中风速下辅助WT转速恢复,避免频率二次跌落。仿真结果表明,仅配置风电场额定功率5%的容量,既可补偿电网惯量响应能力,又能满足WT转速恢复所需功率,大大提升了电网频率运行稳定性。     

Speed control of grid-connected switched reluctance generator driven by variable speed wind turbine using adaptive neural network controller

In wind energy conversion system, variable speed operation is becoming popular nowadays, where conventional synchronous generators, permanent magnet synchronous generators, and doubly fed induction generators are commercially used as wind generators. Along with the existing and classical solutions of the aforementioned machines used in wind power applications, the switched reluctance generator (SRG) can also be considered as a wind generator due to its inherent characteristics such as simple construction, robustness, low manufacturing cost, etc. This paper presents a novel speed control of switched reluctance generator by using adaptive neural network (ANN) controller. The SRG is driven by variable speed wind turbine and it is connected to the grid through an asymmetric half bridge converter, DC-link, and DC-AC inverter system. Speed control is very important for variable speed operation of SRG to ensure maximum power delivery to the grid for any particular wind speed. Detailed modeling and control strategies of SRG as well as other individual components including wind turbine, converter, and inverter systems are presented. The effectiveness of the proposed system is verified with simulation results using the real wind speed data measured at Hokkaido Island, Japan. The dynamic simulation study is carried out using PSCAD/EMTDC.