集成服务环境下风电并网的无功调节（一）无功调节

依据风电功率预测和地区系统无功优化运行方案,计算风电机组电气控制参考值,通过每台风电机控制器和变频器调节风电场注入系统的无功功率。提出了集成服务环境下风电场的无功调节策略,介绍了风电数据采集与监控（SCADA）系统的功率预测过程和参数整定过程。以基于双馈异步发电机的变速恒频风电机组为例,介绍了风电机组无功调节的实现方案。     

非并网风电SCADA系统设计

设计了一种适用于非并网风电场的数据采集与监控（SCADA）系统。该系统将传统的风电场监控、电网监控和配电站合而为一。系统以传统SCADA为基础,结合非并网监控的特点和需求,实现了对风电场、电网和用电企业的监控及数据传输,并实现了整个非并网风电系统从发电侧到用电侧的一体化监控。文中对整个系统的结构、功能进行了分析研究。     

轻型直流输电及其应用研究

轻型直流输电（HVDC Light）系统是一种基于电压源型换流器（VSC）和脉宽调制技术（PWM）的新型直流输电技术。随着风电等新能源发电并网规模的不断扩大,轻型直流输电得到了广泛应用和发展。轻型直流输电控制和运行方式简单,输出波形好,具有广阔的应用范围和良好的发展前景。本文主要介绍了轻型直流输电系统的基本原理、与传统高压直流输电相比的优势以及轻型直流输电的应用研究。     

基于有功不平衡指标的储能快速调频方法

因主流变速风电机组有功控制一般不主动参与频率调节,大规模风电并网对电力系统快速调频提出了挑战。储能系统具备有功功率快速响应优势,可改善系统动态频率响应特性,该文提出了一种基于有功不平衡指标的储能快速调频方法。首先,定义了在频率跌落阶段和恢复阶段系统有功不平衡指标。其次,设计了自适应模糊逻辑控制策略,依据系统有功不平衡指标和频率偏差动态调整储能系统在频率跌落阶段和恢复阶段的有功出力。最后,通过算例分析验证了所提出的储能快速调频控制方法的有效性,与常规比例微分（proportional differential,PD）控制方法相比,可减少储能系统容量需求,且对不同工况具有较好的灵活性和适应性。     

STATCOM-PSS控制对风电并网系统稳定性和电能质量的改善

如何保证风电并网系统的暂态稳定性和电能质量不降低是当前需解决的问题。基于解耦控制策略和同步发电机PSS控制策略,提出在风电并网中系统采用STATCOM-PSS控制的解决方案。研究表明STATCOM-PSS控制策略能有效恢复风电并网处的故障后电压,提高风电场的故障穿越能力,改善风电并网系统的暂态稳定性和风力发电机组的电能质量。     

电力生产类数据接口框架研究与实现

数据共享和信息集成是国家电网公司信息化建设的重要组成部分,电力生产类数据是其他业务的基础数据。针对电力生产类数据与其他电力业务系统之间的数据共享与集成提出了一个基于面向服务架构（SOA）的数据交换接口框架,并对接口框架所涉及的关键技术及实现方法进行了详细的阐述。该接口框架运用了分层软件设计思想,采用组件化的开发方法,并通过业务逻辑组件的控制反转来降低组件间的耦合程度。该接口框架从框架层次结构、数据交换场景、具体实现方法三个方面为电力生产类数据集成设计了一套有效的解决方案,并为其他业务系统集成提供了思路。     

基于轨迹特征分析的双馈风电机组参数识别

分析研究风电接入后系统的动态运行与稳定控制,需要建立准确的风电机组结构和参数模型。为此,根据系统辨识理论,推导双馈风电机组（DFIG）的传递函数矩阵,构造传递函数系统与未知参数之间的关系,分析风电机组电抗参数的可辨识性;对风电并网系统进行动态轨迹保稳降维等效变换,通过分析系统主导映像轨迹的特征,建立双馈风电机组参数识别系统的受扰轨迹差异度指标,并将参数待识别系统受扰轨迹与实际轨迹的差异度作为目标函数,优化求解双馈风电机组电抗参数;对算例系统发生线路故障和风速变化等不同情况下进行参数识别计算。仿真结果检验了采用系统轨迹差异度方法识别DFIG参数的有效性和可行性。     

基于模块化多电平换流器的光伏并网系统低电压穿越技术控制策略

随着光伏发电在电力系统中的渗透率日益加大,最新并网规则要求光伏并网逆变器具有一定的低电压穿越（low voltage ride through,LVRT）能力。针对基于模块化多电平变流器（modular multilevel converter,MMC）的光伏并网系统,首先,在静止坐标系下建立了系统的数学模型。为保证光伏电场可在电网故障时具备低电压穿越能力,采用一种实现电流正弦及有功恒定的电流控制策略,并提出无功功率参考值的计算方法及并网电流限幅策略。其次,利用准谐振（proportional resonant,PR）控制器,设计出控制环路,实现光伏并网系统的LVRT。最后,在Matlab/Simulink中搭建了仿真模型,验证了控制策略的有效性和正确性。     

基于IEC61970／61968的营销基础数据平台GDA设计与实现

营销领域普遍存在多种业务系统间的数据交互,由于各个业务系统由不同厂家在不同时期开发。存在数据模型、数据结构等方面的差异,进而造成系统集成困难。为了实现业务系统间的互联,完成配网领域的标准化,公共信息模型（CIM）为其提供了理论依据,而组件接口规范（CIS）则是实现真正意义上数据交换的有效方法。文章提出了基础数据平台公共信息模型的建模原则,建立了符合IEC61970／61968标准的数据模型,利用Java编程实现了通用数据访问（GDA）接口,并通过实际测试结果表明了该方法的可行性和有效性。     

单相风电并网逆变器的研究与设计

介绍了风电并网系统的组成及工作原理。依据风力发电并网逆变器的电压矢量关系,给出了逆变器输出电流的控制方法及输出滤波电感的计算方法。为了保证输出电流能实时跟踪电网电压的相位,设计了软件锁相环（SPLL）;最后,通过实验验证了设计的可行性。     

基于移动平均法和风电波动率约束的电池储能系统平滑风电出力控制策略

利用电池储能系统平滑风电功率波动可以提高风力发电功率输出的稳定性。针对风电出力的间歇性和波动性,基于移动平均算法,在同时考虑储能系统的荷电状态（state of charge,SOC）和风电功率波动率的情况下提出了一种平滑风电功率控制策略,并与传统一阶低通滤波平滑风电功率方法进行对比。通过Matlab/Simulink仿真验证了该方法的有效性,在平滑风电并网功率的同时可以有效减少储能使用次数与储能能量。     

应用SVC提高双馈感应发电机并网的风电场暂态电压稳定性

采用SVC改善双馈感应型风电场并网时暂态电压稳定性。通过仿真软件DIg SILENT/Power Factory建立静止无功补偿器(SVC)的控制模型。以实现风电场的低电压穿越(low voltage ride through,LVRT)的前提下应用SVC改善风电场的电压稳定性。仿真结果表明,采用SVC的并网风电场具有良好的动态性能,并且提高了风电机组在系统出现故障时的LVRT能力,确保了风电机组的连续运行和电网的安全稳定。     

分频风电系统风机并网实验研究EI北大核心CSCD

目前分频风电系统(fractional frequency wind power system,FFWPS)作为海上风力发电系统研究的一个新潮流,已经引起国际学术界的广泛注意。国外学者对分频风电系统应用于用于海上风电的经济性、技术可行性以及关键设备可行性等方面进行了研究,这说明分频风力发电系统是一种具有竞争力的海上风力发电系统方案。该文针对分频风电系统的结构特点,提出一种适用于分频风电系统风机并网的结构和方法,该并网方法可实现分频风电系统中风机的逐台并网,具有经济和技术上的优势。介绍分频风电系统并网主电路和控制电路的设计,以及所搭建的分频风电系统多机并网实验平台,通过实验证明所提出的并网结构和方法的可行性和有效性。     

城市电网规划数据的公共信息模型（CIM）

电网规划是对未来电网的发展做出决策,根据已有的成功经验和历史数据进行决策是重要的途径。鉴于电网规划所需数据搜集困难且整理耗时,建立标准数据模型十分必要。此数据模型以IEC61970标准中CIM（公共信息模型）为基础,从原有CIM中继承出相关的类成员变量组成独立的规划包,形成所需电网规划数据模型。应用此数据模型进行电网规划的数据收集、整理工作可以大大降低决策难度,提高决策准确度,并且可以扩展与EMs系统、电网规划评估软件等相结合,提供标准化应用程序和系统的数据接口,避免重复开发、提高效率,使用户选择面更广。     

风电场并网在线预警系统研究

目前国内的风电调度管理技术尚不成熟,研究风电并网的在线预警系统对含大规模风电并网的电力系统安全稳定运行具有重要的现实意义。基于风电并网的功率预测、潮流计算、无功优化等关键问题研究,提出了风电并网在线预警系统的设计构想,并以DIgSILENT/PowerFactory软件为计算核心,完成该系统的研制与开发。所开发的的风电并网预警系统能预测风电并网区域主要监测节点电压以及线路潮流趋势并作安全评估,如果线路潮流越限,系统预警并进行风电场有功调节计算;如果节点电压越限,系统预警并进行风电场无功优化计算。算例分析以     

考虑风电不确定性的电网备用优化决策方法研究

基于风电并网的国内外研究的基础上,主要进行了风电不确定性的电网备用优化决策方法研究。利用风电不确定性、机组强迫停运率和负荷波动三方面建立系统的不确定性模型。以最小化备用成本为目标,并分别以解析法和mentocarlo模拟法求解系统的可靠性指标作为约束条件,构建确定系统所需的最优旋转备用容量的数学模型。对接有风电场的IEEE RTS96系统仿真,反映了相同的备用需求随风速变化的趋势,并比较得出模拟法得到的备用结果比解析法大。在此基础上,该方法还可以对风速预测偏差,风电渗透功率对系统所需旋转备用的影响进行进一步分析。     

永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略

永磁直驱风力发电系统中可采用全功率双脉宽调制（PWM）变换器作为永磁同步发电机（PMSG）的并网电路,当风速变化时,双PWM变换器的直流链电压会随着PMSG输出功率的改变而出现大幅度波动,这将不利于变换器功率器件的安全运行及整个发电系统的稳定运行。结合永磁直驱同步风力发电系统的运行特点,提出一种适用于永磁直驱风电机组的双PWM变换器协调控制策略。系统仿真和实验结果验证了所提出的控制策略的正确性,该方案可显著提高风速变化时双PWM变换器的直流链电压的稳定性,有助于提高发电系统的安全稳定运行能力。     

含风力-抽蓄发电的电力系统经济运行方式优化

为解决并网风电系统的调峰难题,减少弃风,增加电网消纳风电容量,采用抽水蓄能系统（pumped hydro system,PHS）储存弃风.从系统中各电源的特性出发,构建了含风力-抽蓄发电的电力系统数学模型,在满足系统需求和各类电源的技术特性下,以整个系统的运行成本最小为目标函数,采用实数编码的遗传算法进行仿真计算.结果表明：采用PHS不但能够减少弃风,而且在弃风时PHS获得的经济效益较没有弃风时获得的经济效益更好.综合各影响因素和评价指标的分析,得出了PHS在系统中的最优容量,对更好地利用风电及优化资源配置有一定指导意义.     

基于MMS的风电设备信息模型获取方法

风电机组与数据采集与监控(SCADA)系统之间数据不兼容将影响风电场的扩容和技术升级,需构建统一的数据模型.以一种基于IEC 61400-25协议和制造报文规范(MMS)通信协议的风电场通信软件开发为背景,介绍了风电场SCADA系统中对风电设备信息模型的获取方法.设计了风电场通信软件的体系结构和交互流程,构建了IEC 61400-25协议的风电机组信息模型,从业务逻辑控制模式、抽象通信服务接口(ACSI)服务到MMS服务的映射以及MMS报文生成等3个方面,阐述了风电设备信息模型在SCADA系统中重构的实现方法.     

风电经分频输电并网系统穿透能力计算方法研究

风电经分频输电并网是一种全新的风电并网方案。在对该系统结构及优点进行介绍的基础上,提出了一种基于静态安全约束的穿越功率极限计算方法。该方法可以应用于常规风电并网系统以及风电经分频输电并网系统。最后,在RTS24节点测试系统中对3种风电并网方案进行分析,对其风电穿透能力进行了对比。分析结果表明,与风电就近并入电网边界相比,利用分频或者工频传输系统将风电传输至负荷中心可以数倍地提高风电的穿越功率极限的结论。由此可见,分频输电系统为风电并网提供了一种全新的方案,具有经济与技术优势,在大型风电场中有着很好的应用前景。