含分频风电的电力系统机电暂态计算方法以及暂态特性分析

对含分频风电的电力系统机电暂态计算方法以及暂态特性进行了分析。首先,建立了交交变频器的准稳态模型,该模型反映了暂态过程中变频器两侧的电压、功率关系。其次,提出了含分频风电的电力系统暂态稳定算法。该算法将交交变频器准稳态模型与低频、工频两侧的网络方程相连得到系统网络代数方程。同时,利用交替迭代法对系统微分—代数方程组进行求解。最后,对含分频风电的电力系统的暂态稳定特性进行了分析。分析结果表明,由于低频侧电抗仅为工频系统1/3左右,故障时低频风力发电机转速响应的阻尼高于同距离的工频系统。同时,当低频侧故障时交交变频器对工频侧发电机的振荡具有明显的抑制作用。     

基于永磁直驱同步风电机组的分频海上风电系统控制策略

海上风电经分频输电线路传输的研究近年来引起国内外的关注。由去除机端换流器的多台基于永磁直驱同步发电机(PMSG)的风电机组、海底电缆和交交变频器组成的分频海上风电系统,可通过线路末端的交交变频器控制PMSG的转速捕获风能,可节省初始投资和运行维护费用。考虑变压器和输电线路的影响后,推导出分频海上风电系统的准稳态模型,基于转子平均磁链定向给出多机矢量控制器的设计原理;从曲线拟合的角度,给出多机组运行频率的求解方法;以4台PMSG为例,搭建了分频海上风电系统仿真模型。结果表明采用多机矢量控制方法,在不同风速条件下,风电机组的转速均能够跟随指令值,并实现风能的最优捕获。     

风电参与一次调频下电力系统的动态潮流计算

风电机组参与电网一次调频是风电技术发展的趋势,其一次调频特性不同于常规同步发电机组。动态潮流主要模拟电力系统出现扰动后的一次调频过程,其计算主要由频率计算和常规潮流计算两部分组成。针对含风电一次调频电力系统的动态潮流计算,建立采用超速与变桨协调调频控制策略的变速风电机组一次调频特性;频率计算中提出不平衡功率分段分配方法,并采用一级三步RK法求解系统频率微分方程;常规潮流计算中提出4种新型节点类型,采用传统牛顿拉夫逊法求解节点功率方程组。改造后的IEEE 14节点算例系统动态潮流计算结果验证了所提方法的正确性和有效性,为风电参与一次调频的分析及其控制系统设计提供了一定的依据。     

风电场稳态等值建模研究

为适应含风电场的电力系统稳态分析的需要,建立了风电场的稳态等值模型。主要就等值过程中的等效风速的求取,集电系统的等值以及潮流计算中风电节点的处理这三个方面的内容进行了研究分析。通过算例分析,证实所建的稳态等值模型精确可靠,能准确描述风电场的运行特性。     

基于无模型算法和电动汽车辅助调节的新能源电力系统频率协调控制

为解决风电并网导致电力系统频率偏差过大的问题,设计了一种基于无模型负荷频率控制和电动汽车辅助调节的频率协调控制策略,能够在系统受到风电和负荷扰动时对其频率偏差进行快速调节。利用新能源电力系统的频率偏差设计了无模型自适应滑模负荷频率控制器,对传统机组进行二次频率调节。同时为充分利用电动汽车的快速响应能力,采用分频技术将区域控制高频偏差信号接入集群电动汽车控制中心作为调频参考指令,使得电动汽车参与辅助系统调频。最后通过Matlab/Simulink软件在不同的工况下进行对比分析,仿真结果验证了所提出策略的有效性。     

交交变频器-多相同步电动机稳态和似稳态等效电路模型

在分析交交变频器-多相同步电动机调速系统运行的基础上,提出将多相同步电动机的d、q轴变量分解为低频分量(含非周期分量)和高频分量分别加以处理,并忽略转子回路对高频分量的电阻和阻尼绕组对低频分量的作用的分析方法,建立了适合于交交变频器-多相同步电动机系统稳态和似稳态分析的等效电路模型.试验结果证明了该模型的正确性.     

含大规模风电场的电力系统线性化最优潮流计算

考虑随机因素的最优潮流(optimal power flow,OPF)计算属于非线性计算,随着系统规模增大,计算难度大大增加,计算效率低,难以满足电力系统在线计算分析要求。针对含大规模风电场的电力系统,首先利用近似简化方法对传统考虑风电不确定性的最优潮流模型进行线性化处理,同时利用拉丁超立方采样进行风电场景生成,基于场景削减技术获得概率测度较大的少数风电场景;然后建立一种新的考虑风电不确定性的线性化最优潮流模型;最后利用简化内点法进行求解。IEEE 300节点、Polish 2 736节点系统的计算结果表明,考虑风电不确定性的线性化最优潮流精度高、计算时间短、适用性强。     

柔性分频输电系统的构建规划及关键设备技术综述

传统工频交流输电方式受长距离海缆充电无功功率的限制，直流输电方式又受到海上换流站建设与维护成本的制约。柔性分频输电系统通过降低输电频率，极大提升了传输容量与输电距离，在海上风电高效输送领域具有竞争力。文中首先全面论述了柔性分频输电系统的优势。其次,详细阐述了以频率优选为决策变量的构建规划技术以及具有异频交互特性的稳定性分析方法。然后，分析了频率变化对关键分频设备特性的影响，并重点对比了铁磁型交交变频装置和电力电子型变频器。最后，就柔性分频输电系统需要进一步突破的静动态特性和电磁暂态特性分析、样机研制与系统验证等技术难题进行了展望。     

基于潮流转移和追踪的含风电电力系统运行风险评估

为实现含风电电力系统运行风险快速评估,提出了一种基于潮流转移和追踪的风险快速评估方法。首先,考虑风电出力波动与时间和风速的相关性,基于Markov理论建立了风速相依的风电出力波动模型;其次,为提高系统状态分析效率,通过推导节点转移分布因子和适用于多支路开断的支路开断分布因子来实现快速潮流计算,避免了潮流迭代计算;然后,建立了基于潮流追踪的负荷削减模型,采用潮流追踪理论筛选出最有效的控制节点集合,将全系统范围内寻优转化为局部范围内寻优,在改进潮流计算算法和负荷削减模型2个方面实现了运行风险快速评估;最后,通过IEEE-RTS79系统的仿真分析,验证了所提模型的准确性和有效性,进一步计算切负荷风险指标和线路越限风险指标以分析不同风速条件对系统运行风险评估的影响,为含风电电力系统运行风险评估提供参考。     

交交变频提升机力能指标优化控制研究

以提升机调速要求为背景,分析了六脉波双变量交交变频器控制的三相异步电动机效率优化,提出了最佳转差率控制方法.利用Matlab/Simulink建立仿真模型的分析结果说明,根据负载变化通过交交变频器调节电机的频率和电压,能达到提高交交变频提升机力能指标的效果.     

变速变频风力发电系统最优风能捕获运行方式

在分析异步风力发电系统模型的基础上,结合分频输电技术,提出了一种新型的异步风力发电系统运行方式———变速变频（VSVF）方式。对在该运行方式下通过以转子磁链定向的矢量控制技术来提高风电系统风能利用系数、捕获最优风能的控制方法进行了研究,并考虑和分析了尾流效应对风电系统风能利用系数的影响。在PSCAD/EMTDC中对异步风力发电系统在VSVF和常规恒速恒频（CSCF）2种方式下进行了建模、计算和对比分析。最后通过算例仿真进行了验证,结果表明采用新型运行方式可以有效提高异步风力发电系统的风能捕获能力。     

大规模压缩空气储能系统发电方式与运行控制分析与构想

压缩空气储能是一种充放电循环次数多、使用寿命长、可大规模储存电能的清洁环保的物理储能技术,适合于电网级大规模应用场合。文中分析了大规模压缩空气储能系统常规定速发电方式特点,提出了基于全控器件励磁的定速恒频同步储能机组控制策略,以获得更强的励磁能力和抑制系统振荡的能力,实现提升储能机组辅助服务能力。为了提高综合能效,提出了基于变速恒频双馈发电机组和变速变频直驱发电机组的大规模压缩空气储能变速发电方案构想,并分析了其典型运行控制策略,该变速发电方案具有提升储能机组控制功能及辅助服务能力的潜力。最后,分析了大规模压缩空气储能发电运行控制面临的挑战。     

变速恒频风力发电系统的并网控制分析

通过对风力机的风功率特性分析,阐明了为最大限度地利用风能风力发电系统的主流控制方式是变速恒频的控制方式,对交流整流子、电磁滑差联接、转差频率励磁、磁场调制、交—直—交变换、双绕组双速异步、高滑差异步以及开关磁阻等几种常见的变速恒频风力发电系统的并网控制进行了介绍及对比分析,并着重分析了变速恒频双馈发电机风力发电系统的并网控制。     

变速恒频双馈风力发电系统最大风能追踪控制

分析了风力机的功率特性以及双馈感应电机的运行特性,探讨了最大风能追踪的控制策略,在定子磁链定向矢量控制策略下,基于S函数建立了双馈风力发电系统的仿真模型,并在两次阶跃风速下对所建模型的运行特性进行了仿真研究。仿真结果表明系统实现了最大风能追踪以及变速恒频运行,同时验证了所建模型以及控制策略的正确性。     

变速恒频双馈风电机组恒功率非线性控制

为了有效减少变速恒频双馈风电机组额定风速以上时的功率和转速波动,提出了一种同时考虑桨距角和双馈感应发电机转子励磁电压调节的新型恒功率控制策略。在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组的非线性数学模型,并利用反馈线性化理论设计了非线性控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略与现存的仅...     

考虑输变设备的分频风力发电系统最优控制

对以分频发输电技术为基础的变速变频(VSVF)运行的分频风力发电系统,在考虑分频输电线路和升压变压器的基础上,对其基于矢量控制技术的无风速测量最优功率输出的控制策略进行了研究.在PSCAD中建立分频风力发电系统各部分的动态模型,对分频风力发电系统的风能利用系数、风电机组输出功率和线路的损耗进行仿真分析,并与常规恒速恒频(CSCF)风电场进行比较,结果表明该控制策略可以在自然风速波动的情况下,实现无风速测量下的最优风能捕获、最优功率输出和减小输电线路功率损耗.     

双馈风力发电机变速恒频特性试验

利用两路静止变频试验电源、同容量或大于发电机容量的拖动电机和转子变频器构成双馈风力发电机变速恒频特性测试试验系统,研究双馈风力发电机变速恒频特性测试过程的合理试验工艺,为该类电机的型式试验和系统的电气部分调试提供参考.     

面向新型电力系统的双馈风力发电机并网控制策略研究

双馈感应风力发电机是一种具有三相励磁绕组结构的异步电机,其运行具有变速恒频的特点,因而在新型电力系统中的风力发电领域有着重要的应用价值。利用Park变换,构建了dq坐标系下的数学模型,实现了电机的有功、无功功率的解耦控制。并且利用电压定向矢量控制的方法,实现双馈感应风力发电机的变速恒频运行。之后搭建一套完整的双馈感应风力发电机及其控制系统的模型,并对所提控制策略的效果进行了验证。仿真结果表明,该控制策略对功率指令值具有良好的跟踪效果,并可以在变化的风速下实现稳定的变速恒频运行。     

含风电机组的配网无功优化

研究了分布式电源中发展较为成熟的风力发电机组并网后配电网的无功优化问题,提出一种基于场景发生概率的无功优化综合指标,该指标由网损和静态电压稳定裕度两部分构成。基于该指标,提出一种新的无功优化模型。在该模型中,提出风电机组输出功率典型场景的选取策略,无功优化潮流计算中考虑了风电机组的特点,将其作为电压静特性节点处理。在求解方法上,采用基于自适应权重的遗传算法求解。算例表明,提出的模型和算法是可行的,对风电系统的运行具有一定的参考价值。