基于非线性内点法的双馈风电场功率优化分配控制策略

大容量风电场接入电网运行,会对系统的安全稳定性和经济性产生影响,因此从电网自身角度出发要求风电场出力可控,即根据电网调度要求调整风电场的有功功率、无功功率输出。提出了一种基于非线性优化的风电场功率分配控制策略,该策略以风电场功率输出偏差最小和风电场内损耗最小的多目标的优化模型为基础,考虑各台机组有功、无功输出限制及节点电压限制,利用非线性原-对偶路径跟踪内点算法进行求解。给出了具体的计算步骤,并以10机双馈风电机组风电场为例,通过不同调度出力要求算例仿真分析,验证了该控制策略在风电场功率控制方面的有效性,以及在提高风电场运行效率方面较传统控制策略的优越性。     

基于优先顺序法的风电场限出力有功控制策略

随着风电并网容量的增加,风电场应具备有功功率调节能力,能根据电网调度部门指令控制其有功功率输出。结合甘肃酒泉风电基地集群风电有功控制系统的实际需要,以实现最大风能利用、避免风电场频繁起停为目标,基于经典优先顺序法提出了一种应用于变速恒频风电场的限出力有功控制策略。针对风电场限出力控制需要,设计了风电场层有功功率控制框架及限出力控制流程,综合考虑场内风电机组的预测信息、运行状态与控制特性,建立了以风电机组调节性能指标为排序指标的风电场限出力控制序列,进而基于此控制序列,给出了风电场限出力有功分配方法。最后,通过算例验证了所提方法的正确性和有效性。     

大型风电机组机组层AGC控制策略研究

针对传统控制策略下的风电机组输出波动性大、随机性强,需其他设备协调风电场出力的缺点,提出一种机组层WT-AGC控制策略,并对该控制策略的工作原理进行了详细的分析。在考虑风电机组运行状态及风电场调度要求的基础上,将WT-AGC策略下机组运行方式分为2种:调度指令高于机组最大出力能力的常规运行和调度指令低于机组最大出力能力的限功率运行。通过风电机组转速调节和变桨距机构动作配合,实现风电机组输出稳定,满足风电场调度要求,并对某实际双馈风电机组进行了仿真。结果表明该控制策略不但可以实现风电机组的可调度输出,而且提高风电机组并网后的功率稳定性,验证了所提策略的正确性。     

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,结果表明提出的清洁经济调度模型合理、有效.     

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。     

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...     

风电场场站级降功率控制策略优化研究

场站级功率控制系统是风电场跟踪电网调度指令、控制风电机组的关键。为优化风电场功率控制系统,减小调节过程产生的风机频繁启停和动作损耗,本文考虑恒频变桨风机的运行机械特性,提出功率调节评价指标体系,使用熵值法修正的层次分析法确定指标权重,通过模糊综合评价对机组评分,进而提出风电场降功率优化分配模型。最后以某风电场实际算例对所提评价策略和优化模型的有效性进行了比较验证。     

基于混合整数线性规划的风电场有功优化调度

大规模风电并网背景下,风电场的有功优化调度对调度控制和电网安全运行至关重要。在风电场风速分布和风电功率有效评估的基础上,以风电机组的出力以及开停机状态为决策变量,考虑风电场弃风以及机组启停,建立了以风电场运行成本最低为目标的风电场优化调度模型。提出了风能利用系数的分段线性化方法,进而建立了基于混合整数线性规划的风电场优化调度模型。实际风电场的算例分析表明,该调度模型可在满足调度部门指令需求的前提下,给出风电场内最优的机组启停计划和出力安排,有效减少弃风及启停次数,降低风电场运行成本。     

风电集群有功功率控制及其策略

鉴于大规模风电并网的集中控制和精细化调度要求,文中基于区域有功功率分层调度思想,设计了风电调度中心站—风电集群控制主站—风电场控制执行站3层体系架构的风电集群有功功率控制系统,并给出风电集群控制主站和各场站间控制接口的设计方案。继而考虑风电场、分散接入风电机组的调节性能差异,针对运行实际需求提出一套面向集群控制主站的有功功率控制策略,实现风电场有功控制模式的在线决策和相应模式下的有功功率指令值的在线快速计算,并验证了控制策略的有效性。所建系统可实现风电集群内风电场、分散机组的统一调度与监控,并且在充分利用电网接纳风电能力的同时提高集群运行的经济性,有效解决目前风电分散控制导致的资源浪费、协调困难等问题。     

风电场限功率状态下电网旋转备用优化分配

并网风电场参与电网调频且主动提供旋转备用是高渗透率电网的客观需求,而风电场限功率运行是风电参与调频的必要条件。定量分析了风电场限功率运行对二次调频指标及风电极限穿透功率的影响,认为风电场限功率运行能从调频备用容量以及调频速度两个方面减轻同步发电机的调频压力,同时增加了电网中风电的极限穿透功率。为研究风电场限功率运行下的二次旋转备用分配问题,建立了电网备用优化模型并构建了包含等值同步发电机及风机的动态等值模型,通过MATLAB/Simulink进行求解及仿真,优化及动态仿真结果均表明风电场处于限功率状态有利于增加电网频率稳定性并减少旋转备用。     

含大规模风电集群电网的在线计算数据生成技术

风电机组大规模接入导致电网的稳定形态更加复杂,迫切需要通过在线安全分析提高电网的新能源消纳能力和运行效率。针对在线安全分析难以准确模拟风电场动态特性的问题,提出了一种含大规模风电集群电网的在线计算数据生成技术。首先,融合状态估计、SCADA和安控系统等多源实时数据辨识低电压网络的运行状态,形成包含风电集群的电网运行方式数据。其中,根据量测数据的时空关联校正模型,识别和校正未经过状态估计量测中的不良数据。然后,依次依据风电机组的静态特征信息和运行状态进行分群,采用基于层次分析的聚类方法确定风电场的动态等值模型。最后,通过实际电网的算例分析验证了所提出方法的有效性。     

基于功率平衡控制原理的双馈风电机组辅助调频方法

高比例的风电并网给电网的功率平衡与频率稳定带来了严峻的挑战,如何充分发挥变速风电机组的有功备用潜力,研究风电场快速可控的调频控制方法成为提高风电消纳能力的关键问题。提出适用于全风速工况的变速变桨距风电机组的改进型有功控制策略,有效地实现了风电场响应电网功率调度指令减载运行并提供旋转备用。考虑风电场分散接入场景,针对机组跳机和负荷脱网等可监测的、大容量的单一扰动/故障事件,基于功率平衡控制原理提出风电场的辅助调频协调控制新方法,在电网功率发生突变时,根据风电场与扰动节点的最短电气距离,合理启动和分配不同风电场的紧急功率控制容量。仿真结果表明,所设计的风电场有功-频率控制方案能从降低暂态频率偏差幅值及减小频率恢复时间两方面,有效地提升系统发生扰动后的频率稳定性。     

恶劣风况下的风机最大容许出力模型及其控制策略

在过风速工况下,现有的风机紧急控制策略极易造成风机大规模脱网,风能资源得不到充分利用。对此,提出一种基于等效载荷二维寻址的风机优化应急控制策略,该策略在保证风机本体安全的前提下,可实现过风速工况下风机输出功率平稳降低,避免剧烈的过渡过程导致电网安全问题。首先,分析在恶劣风况下风机的运行特性,建立风能利用系数与推力系数之间的数学关系式,并且推导风能利用系数对风机运行特性的影响;在此基础上,利用实时风速计算风机机械部件的等效载荷,并基此提出基于二维寻址的风机优化应急控制策略;最后,搭建风电场运行综合仿真平台,在不同运行场景下对所提的风机应急控制策略的适用性和优越性进行验证。     

风电场输出有功功率的协调分配策略

传统风电场功率分配多以平均方式为主,未能充分考虑场内机组的个性信息。对此,依据机组出力特性与运行状态信息将场内机组划分为临界出力型、降功率出力型、低风速区型及高风速区型4种类别。在此基础上,提出以桨距角控制与转速控制2种调节方式为手段的风电场输出功率协调分配策略。相比传统方式,该策略充分考虑了各机组的出力特性与运行状态等个性信息,使风电场输出功率调节问题在经济性与安全性方面均达到最优化效果。通过所建Simulink模型仿真分析表明,所提协调分配策略能以较好的效果实现风电场输出有功功率分配的协调与优化。     

大容量风电场接入后电网电压稳定性的计算分析与控制策略

由于风电场容量较大,并位于电网末端,可能会对电网的电压稳定性产生较大的影响。为保证风电场投入后的安全,按大干扰下风功率的转换特性及异步发电机的运行特性建立了风电场与相关电网的数学模型,计算了风电场与相关电网发生短路故障后的电压稳定性。通过数值仿真计算,揭示了风电场接入导致电网电压稳定性被破坏的机理,指出机组转速是影响风力机和异步发电机这两个能量转换器工作特性的关键参数,控制风电场内风机的速度增量是保持大容量风电场接入后电压稳定性的关键,靠近故障点的风电单元容量、故障点位置和故障持续时间是影响短路后电压稳定性的主要因素,并提出了大容量风电场接入后保证电网电压稳定性的策略与措施。     

Coordinated control by ADRC strategy for a wind farm based on SCIG considering low voltage ride-through capability

Wind farms are integrated with the power grid system to provide active and reactive power. Because in a wind farm, wind turbines (WTs) are highly coupled to their operating conditions, a central wind farm supervisory unit must take into account these conditions when producing power control references for each WT. The aim of this paper is to manage and control the active and reactive power of wind farms based on squirrel cage induction generators and back-to-back converters. The proportional distribution algorithm is used for distributing wind farm power to individual WTs. In addition, we consider the development of a local power management and control units for WTs. This is in order to extract the maximum available power from the wind, and to provide the active and reactive power predetermined by the transmission system operator, or to satisfy the grid code requirements considering Low Voltage Ride-through capability. The power dispatch strategy is to be used on all WTs using the distribution algorithm while ensuring the control loops using the proposed Active Disturbance Rejection Control strategy. The results demonstrate that the proposed strategies are efficient and can guarantee the safe integration of wind farms into the grid while respecting grid code requirements and power system stability.     

双馈风电场自动电压协调控制策略

依据当前风速与电网状态进行实时在线的电压无功控制(VQC)是大型风电场参与系统优化运行、改善局部电网电压水平的关键技术.以风电场自动电压控制(AVC)的3层结构模型为基础,讨论了升压站集中补偿设备和双馈风力发电机的协调控制策略.针对双馈风电场AVC优化,借鉴变电站综合无功控制方法,采用近似线性化方法推导出一种风电场AVC的分区图简化策略,为风力发电机群与集中补偿设备的协调优化提供了一种新型实用化方法.进一步考虑风能随机性与波动性的影响,对分区图策略进行了改进.该改进可显著提高电压合格率,减少设备调节次数.对中国北方某风电场仿真计算验证了所提出的模型与方法的有效性.     

考虑风机排序的风电集群分层有功控制策略

随着我国风电的迅速发展,风电场有功调控趋于集群化。为合理调控风电集群有功功率、提高风电消纳量、减少风电机组调控次数,文中提出考虑风机排序控制的风电集群分层有功控制策略。根据风电场所在区域不同并结合超短期风电功率预测,将风电集群分为场群层、风电场层、机组层3个控制层。场群层和风电场层通过不同时间尺度的滚动优化提高风电消纳量;机组层通过选取影响风机调控能力的评价指标,结合熵值法与隶属度函数,计算并排序各机组调控能力评分,通过机组的排序控制减少风机调控次数。基于GAMS及Matlab平台对山西电网实际风电场数据进行分析,结果表明所提控制策略在提高风电消纳量的同时减少了风机调控次数。     

基于风电机组健康状态的风电场功率分配研究

评价风电机组健康状态,合理分配风电场中风电机组的功率,对降低风电场的运维成本有着重要意义。首先,利用风电机组监控与数据采集(supervisory control and data acquisition, SCADA)系统中的风电机组历史运行数据,训练基于长短期记忆(long short-term memory, LSTM)网络的风电机组输出功率预测模型。然后,根据预测功率和风电机组实测输出功率的偏差幅值将风电机组的健康状态分为良好、一般、较差等三个类别。最后,综合考虑风电场中每台机组的健康状态、最大发电能力和电网调度部门对风电场下达的发电指令,建立目标函数和约束条件,采用遗传算法进行求解,得到分配给每台机组的功率。仿真结果表明,所提出的方法不仅能够根据风电机组的健康状态合理分配机组功率,而且能够满足调度中心下达的风电场总的发电功率。