风电场并网系统的电压稳定性分析及改善措施

针对风电场并网带来的电压稳定性问题,以双馈风电机组为研究对象,根据双馈风电机组的运行特性,对风电机组的静态电压稳定和暂态电压稳定进行了理论分析,在Matlab/Simulink中建立了双馈风电场并网系统和静止无功补偿器模型,通过绘制双馈风电机组的P-V曲线,研究随着风电场出力的增加,电网静态电压稳定性的变化情况,并通过仿真验证了静止无功补偿器对于改善风电场并网系统的静态电压稳定性和暂态稳定性的作用.     

不同风电机组并网对电力系统暂态电压稳定性的影响

随着中国三北风电基地的初步建成,初步实现了大型风电场集中并网。但由于风电场始终处于电网的末端,场内机型不一,网架结构较弱,致使电网有功和无功波动,降低了电力系统暂态电压稳定性。针对上述问题,建立基于普通异步风力发电机组(AWT)、双馈异步风力发电机组(DFIG)的暂态数学模型,并以新疆某地区风电场作为实例,利用PSASP仿真软件分析这两类型风力发电机组以各种比例接入系统后的暂态电压稳定性。仿真结果以及临界故障清除时间(CCT)表明:并入电网的风电场DFIG占有量越多,系统的暂态电压相对越稳定。     

自同步型直驱风电机组暂态稳定分析

随着大规模风电的接入,电网面临系统变弱及调频能力变差的问题.直驱风电机组采用自同步控制,在有效提升设备自身的小扰动稳定性和对电网的支撑能力的同时也带来了复杂的暂态稳定问题.为此,针对2种典型的控制结构（功率自同步和直流电压自同步）分别建立风机系统暂态模型,揭示机侧动态及直流电容动态对暂态特性的影响.针对功率自同步型风电机组,分析频率跌落下风机系统的同步失稳风险;结果表明,机侧动态会降低风机系统在电压跌落下的稳定裕度.针对直流电压自同步型风电机组,揭示暂态下直流电容动态导致的直流电压崩溃失稳风险.总结对比储能和风电机组的暂态特性差异,讨论直驱风电机组的暂态控制设计思路.基于Matlab/Simulink的时域仿真模型验证理论分析的正确性及控制的有效性.     

含风电配网系统电压稳定控制技术研究

提出了恒速异步风电机组和静止无功补偿器(SVC)的数学模型.并使用Matlab/Simulink建立了SVC的控制模型,通过包含风电场的配电网系统仿真计算,验证了模型的有效性以及SVC对异步机风电场暂态电压稳定性的贡献.研究结果表明,在风速变化情况下,SVC能够有效缓解恒速异步风电机组机端电压的波动:采用SVC控制能够...     

大规模风电接入弱端电网的无功电压稳定问题及应对措施研究

受我国风资源分布特性的影响,多数风电场接入当地输电网远距离外送,由于当地电网比较薄弱,大规模风电场群集中接入该地区电网给系统带来较大的运行风险,近年来该地区风机出现大面积脱网运行事故,突出表现了风电场接入系统无功电压稳定问题.本文对实际风场群进行等值,从机理角度分析影响风场群并网点电压稳定的因素,提出相应改进措施并加以仿真验证.     

基于DFIG的风电接入系统对电力系统暂态稳定性的影响

研究了基于DFIG的风电接入系统对电力系统暂态稳定性的影响.通过对基于双馈感应电机的风电机组进行动态模拟以及对包含风电场的实际系统的仿真计算,研究了不同风电场接入容量和系统故障情况对系统暂态稳定的影响.结果表明,在系统故障期间基于双馈感应电机的风电机组可为系统返回正常运行状态做出积极贡献.     

含双馈感应电机风电场的动态等值

实际风电场包括多台风电机组,对其机械和机电特性动态建模,需要引入大量微分方程,计算量较大。文章提出并实现了一种双馈感应风机机电暂态过程的等值算法。对风力机、传动系统、感应发电机、变流器及控制系统分别进行合并。考虑了风速在额定值以下或以上时,风力机采取速度控制和功率控制策略,分两种情况等值风速和风能利用系数。分别考虑电网故障和风力机风速扰动,比较等值前后风电场出口电压和功率,以及电网中同步发电机功角和频率。仿真结果表明,所提等值算法误差小,计算效率高,对风电系统暂态稳定分析具有良好的应用效果。     

采用网侧TCVR的双馈风机低电压穿越控制策略研究

随着风电并网容量的快速增加以及海上风电的发展,风电机组在故障期间的并网运行特性更加受到关注。采用了一种比较简单的双馈型风力发电机组的低电压过渡方案。在风电场变电站的低压侧安装晶闸管控制电压调节器(TCVR),当电网电压跌落时,根据电网电压下降的幅度对网侧电压进行合理补偿,提高双馈电机定子侧电压。在PSCAD/EMTDC中建立了5 MW双馈风电系统的模型,应用所提的控制方法,对风电机组在严重对称故障下的运行特性进行仿真,验证了所提方法的有效性。     

基于负荷安全域的双馈风电场无功配置及规划

为了应对风电接入电网引起的电压安全稳定问题,提高风电场并网点电压稳定性,从规划角度考虑,提出一种基于负荷安全域计算双馈风电场无功配置以及场内集电线路选型的方法。首先研究推导风电机组机端P—Q特性曲线,得到双馈风电机组稳定运行域。接着分析了机组P—Q特性曲线和集电线路首端安全域边界配合问题,以此确定集电线路型号,达到充分利用风电机组无功能力目的。最后通过并网点的安全域边界计算风电场无功配置容量。算例结果表明,所提出的无功配置方法能保证并网点电压在安全范围内。     

TCSC对受端系统电压稳定问题的改善效果研究

阐述了TCSC对受端电压稳定控制的机理,分析了TCSC对受端系统电压静态稳定性的提高作用,通过不同补偿度的P-V曲线特性进行了说明。在确定TCSC动态控制模型和参数的基础上,通过PSASP仿真,研究了TCSC对暂态电压稳定的作用。以湖南电网中存在的电压稳定问题为工程实例,在选择合理的TCSC装设机电和稳定判据的基础上,验证了TCSC对于解决湖南电网电压稳定性问题的有效作用。     

大规模风电接入对电力系统暂态稳定性影响机理研究

根据双馈风机的暂态特性,详细分析将双馈风机视为恒功率源的可行性,并提出相关限制条件。分析风电机组接入引起潮流分布和系统惯量变化的2种情景,即通过减少同步机出力以平衡新增风电、停运部分同步机组平衡风电;并在此基础上,基于直流潮流模型和等面积定则,分析风电接入后对电力系统暂态稳定性的影响机理。最后,通过仿真分析验证该暂态稳定机理的正确性。     

风电场升压站无功控制策略研究

由于风力发电的间歇性,使得风电场升压站母线电压波动较大,因此需要装设动态无功补偿装置来稳定电压.针对大规模风电场接入电网带来的电压无功问题,提出一种基于SVG和电容器组联合运行方式下的无功控制策略.该策略以接入点为电压控制点,以扰动前的稳态电压为控制目标,在不同的电压区间内,采用不同的调压模式,充分利用SVG的动态调节能力,避免电压波动引起电容器组的频繁投切.以内蒙古某风电基地实际工程为例,通过计算分析,验证了该无功控制策略的实用性和可行性.     

宁夏电网负荷模型对稳定性的影响分析

负荷模型是影响电网稳定分析结果的一个重要因素.对宁夏电力系统负荷特性进行研究后得到的综合负荷模型与传统负荷模型有一定区别.利用电力系统综合稳定分析程序和基于负荷特性研究获得的负荷模型分析宁夏-甘肃断面部分线路的极限切除时间及各地区不同负荷水平下的暂态电压稳定问题;并与基于传统负荷模型的宁夏电网暂态功角和暂态电压稳定计算结果进行比较,分析不同的负荷模型对电网稳定计算的影响.最后采用新负荷模型研究宁夏电网存在的静态电压稳定问题.结果表明,辨识得到的负荷模型更接近实际电网的负荷特性,可以较好反映出宁夏电网的暂态电压稳定问题.     

计及电压稳定约束的含风电区域电网调度域划分

为了解决风电接入电网带来的系统灵活性与风电消纳以及运行不稳定问题.文中提出了随机潮流下电压稳定L指标评价电压稳定与电网运行域的概念,该方法可以准确地找出风电并网后全网电压稳定性最薄弱的节点,帮助调度人员对薄弱节点监视与控制,并提出基于观测全网电压稳定情况的电网运行域划分指标,基于电压稳定约束将电网划分为不同的运行域.通过IEEE-30节点典型算例系统仿真计算,验证了所提策略与指标的有效性.     

风电场不同控制策略对电网电压稳定影响的分析

研究双馈感应发电机风电场在不同控制策略下对电网电压的影响,分析风电机组的最大风能捕获方法,基于定子磁链定向控制实现功率的解耦,提出基于功率解耦的电压控制策略和无功控制策略的相应模型.并利用MATLAB/Simulink搭建了含风电场的电力系统仿真模型.仿真结果表明:采用电压控制策略的风电场能够提供无功支持,有利于提高电...     

励磁调差系数对改善系统暂态电压稳定性的作用

针对电力系统动态无功支撑能力不足导致的暂态电压稳定问题,研究了发电机励磁调差系数优化对改善机组动态无功响应,提高系统暂态电压稳定性的作用。首先介绍了励磁调差系数的概念,然后分析了调差系数设置对机组自身稳定性的影响,并提出了调差系数的建议调整范围。对广东电网典型方式的算例分析结果表明,广东电网内的发电机组励磁调差系数优化后,能够有效提高故障后系统电压的恢复能力。     

河北红松风电场接入电网稳定性问题浅析

随着大批风电场的建设,风电机组在电网中所占比例越来越高。由于风力发电机组的可控性远弱于火力发电机组和水力发电机组,所以给电网带来了许多新的技术问题,尤其是并网风电机组在持续运行和切换操作过程中产生的电压波动和闪变,会对当地电网的电能质量产生不良影响。结合河北红松风电场实际情况,从并网风电机组输出的功率波动、无功功率补偿、电网稳定性等方面出发,分析了风力发电引起电网电压波动和闪变的主要原因,对降低电网电压失稳进行了浅析。     

海上风电经VSC-HVDC并网改进频率控制策略

大量海上风电接入电网导致系统等效惯量降低,系统频率稳定将面临挑战.由于海上风电场与柔性直流输电系统(VSC-HVDC)具有潜在调频能力,针对海上风电经柔直并网系统提出一种改进协调频率控制策略.在海上风电机组与柔性直流输电系统采取虚拟惯量控制的基础上,对岸上换流站附加功率-电压辅助控制,弥补因风电机组虚拟惯量控制后降低的...     

计及尾流效应的风电场机网相互作用分析

由于大型风电场占地面积较大,风电机组数量众多,风电机组问尾流效应和风速时滞将对风电场产生一定的影响。采用Weibull分布函数,建立随机风速模型和风电机组模型,构建含风速场模型的风电场小干扰稳定模型。仿真分析复杂风速场下的风电场运行情况、对线型分布和交叉分布的三风机系统,得到了不同分布方式下系统的特征根变化轨迹,发现尾流效应和时滞效应对风电场机网小信号稳定的影响较小,通过合理的风机分布可以增加风电场的稳定裕度。     

计及风电功率波动的风电场集电系统无功电压时空分布特性分析

近期频繁发生的风电连锁脱网事故表明风电场集电系统的无功电压分布会对风电场的安全稳定运行产生很大的影响。首先介绍了风电场集电系统的概况,在此基础上分析了风电场集电系统的无功电压时空分布特性和风电功率波动对风电机组机端电压的影响。为风电场运行人员提供了运行的依据,保证了风电场的安全稳定运行,同时也为大规模风电连锁脱网事故机理研究和风电场无功电压控制奠定了基础。