直驱式永磁同步风电机组的风电场等值建模

通过对直驱式风电机组运行状态的分析可知:在风电场中,桨距角大于0的机组运行于额定工作点,而其余风电机组的运行点可由电磁转矩、发电机转速这两个状态变量反映。由此,提出了一种以风电机组具有相同或相近运行点为分群原则的风电场等值建模方法:首先将桨距角大于0的机组归为一组,再以电磁转矩、发电机转速作为分群指标利用K-means聚类算法进行分群计算,最后采用容量加权法计算分群后等值机组的参数并考虑了风电场内集电系统的影响。为了进行对比分析,在Matlab/Simulink平台上搭建了风电场的详细模型、以状态变量分群的等效模型及以风速分群的等效模型,仿真结果验证了所提出的建模方法能更准确地反映风电场在风速波动及电网故障情况下的动态特性。     

基于聚类分析的双馈机组风电场动态等值模型的研究

针对大型双馈机组风电场,提出一种新的动态等效建模方法。该方法是一种基于双馈风力发电机暂态电压特性的聚类分群方法,即根据风电场内各双馈发电机受系统故障影响程度的不同,识别出电压的动态响应行为相近的风力发电机,并对分群后的双馈发电机及其电气接线系统进行等值聚合,实现了双馈机组风电场的动态等值多机表征。利用电力系统分析综合程序(PSASP 6.2),搭建了双馈机组风电场详细模型和等值模型,并与传统的单机等值模型进行了比较分析。结果表明,所建立的多机等值模型能够较准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性。     

基于单机等值与主成分分析法的海上风电场等值建模研究

在借鉴海上风电场实际项目经验的基础上,重点分析了海上风电场集电线路的等效方式以及海上风电场的等值建模。综合目前风电场动态等值中单机等值与多机等值的优缺点,以实际风电场作为参考,提出了单机等值法和多机等值法相结合的双层等效方法。按风机的馈线分布对风电场进行一次单机等值,再以主成分分析法对一次等值后的机组提取主导变量,作为二次多机等值的分群指标并进行机组分群,保证风电场等值的精确度。该等值建模对海上风电场进行二次等效建模,通过仿真验证,将等效后的仿真模型与实际详细模型做对比,验证了该等效方法的可行性。     

基于MMBN分群算法和容量加权参数聚合方法的风电场等值模型研究

为提高风速分布不均匀时风电场等值模型的精度,提出了一种适用于双馈式风电场和鼠笼式风电场动态等值的方法。提出基于谱聚类的改进最大最小距离算法对风电场进行分群,该算法可以自动确定风电场最恰当的分群数量,避免传统算法分群数量的设置对仿真时间和精度的影响,提出一种可以无需改变变流器控制器参数的参数聚合方法,避免繁琐PI调整过程。通过PSCAD算例仿真及结果对比,表明该方法所建立的双馈式风电场和鼠笼式风电场等值模型的输出在稳态和故障情况下都能很好地表示详细模型。     

双馈风电机组动态等值模型仿真研究

大型风电场的动态等值和建模是研究多时空尺度风电场并网问题的基础,建立精度较高的等值模型是其中的关键问题.以双馈风电机组为研究对象,针对直接聚合等值成单机存在的动态误差较大的问题,建立了一种结合粒子群优化算法的等值模型来提高动态等值精度.首先采用先聚合后优化的思想,将风电场参数聚合等值成单机,分别对电气参数、无功参考值、有功控制器参数、有功直流电压控制器参数运用粒子群算法进行优化,对比各种等值模型与详细模型在三相短路故障时的动态等值误差.研究结果表明,对有功和直流母线电压控制器参数优化后的等值模型能够准确地反映双馈机组风电场并网点的动态特性.     

基于H_∞回路成形的动态等值电力系统鲁棒PSS的研究

介绍一种应用H∞回路成形理论设计PSS的方法。首先应用时域仿真方法判别发电机组的同调,并通过电机时域响应中的系数矩阵的结构保持模型来确定等值系统参数,最后应用H∞回路成形方法为动态等值系统设计鲁棒PSS。仿真和计算的结果证实了这种基于H∞回路成形方法的鲁棒PSS在提高电力系统稳定性方面是十分有效的。     

基于哈密顿原理的新能源并网逆变器小信号等值建模方法

作为新能源并网的重要接口,逆变器在新能源场站中得到大量应用。然而,由于逆变器控制复杂,对大规模的并网逆变器群难以直接进行理论分析与仿真计算。为了便于分析多逆变器系统的动态特性与稳定机理,有必要在保留逆变器主导特性的前提下研究并网逆变器的等值建模方法。基于哈密顿作用量的同调等值方法可实现逆变器群的模型聚合,且具有明确的物理意义。利用哈密顿原理,推导出了基于逆变器传递函数的同调判据,并将判据简化为基于幅频响应的小信号等值判据。该判据具有较好的解析性和实用性,可为大规模逆变器系统的稳定性分析提供模型简化依据。最后,针对5台逆变器组成的并网系统,基于所提出的传递函数判据实现了分群等值,通过对比等值前后的模型响应特性,验证了所提方法的有效性。     

基于等效风速的风电场等值建模

随着风电场联网规模的不断扩大,风电功率波动对电网影响愈加显著,风电场建模已成为一项重要研究课题。本文提出了用一台等值机来表征场内风电机组整体性能的风电场等值模型,该等值机组在等效风速作用下所产生的风电功率与所有机组输出功率相等,适用于含风电场的大规模电力系统仿真。构建了基于输出功率最大相关性原则的等效风速选取方法,提出...     

基于Crowbar保护动作分群的风电场无功控制策略

针对双馈感应发电机(doubly-fed Induction generator,DFIG)组成的风电场,提出一种基于Crowbar动作分群的风电场无功控制策略。通过分析Crowbar保护动作期间DFIG的低电压穿越(low voltage ride-through,LVRT)特性,改进了DFIG网侧变流器的控制,并仿真验证该控制策略的有效性。在充分考虑Crowbar保护动作对风电场LVRT能力影响的基础上,采用一种基于电压跌落临界值的方法,对Crowbar保护动作情况进行预判断并同调分群,并针对不同机群的不同运行特性,分别采用低电压穿越控制和基于Crowbar保护动作分群的无功控制策略,仿真验证了该控制策略能有效提高风电场的LVRT能力。     

考虑励磁和调速器系统的水电机群等值建模

对中小水电机群进行等值建模是对含水电的电网进行动态分析时的一种实用方法,励磁和调速器系统对等值模型的精度具有突出影响.提出了含励磁和调速系统的中小水电机群等值建模方法,该方法以传统的基于同调法的水电机群等值模型为基础,考虑励磁与调速器系统的等值,采用PLPF法得到励磁系统的等值参数,采用加权平均法得到原动机及调速器的等值参数.算例表明该方法在动态过程的误差较小,能够提高仿真精度.在此基础上,进一步分析了励磁和调速器系统对动态特性的影响.     

基于主成分分析的风电场等值方法的研究

针对系统中含有多随机变量的问题,提出了采用主成分分析对多电源提取有效的主成分来进行等值,结合REI等值对网络进行化简的方法。算例分析中运用了主成分分析方法进行了多台风力发电机的主成分提取,将提出的主成分看成虚拟的等效风力发电机来替换原有的多台风电机组,实现了有效的简化替换,降低了系统分析的复杂性。     

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。     

风电穿透功率极限的二阶泰勒展开式搜索方法

动态仿真法是求解风电穿透功率极限的一种重要方法,其过程是先假设以一个风电场最大容量值,通过仿真检验系统安全稳定性后对这个值进行修正,逐步求取风电穿透功率极限。由于人工修正风电场的容量计算速度很慢,且很难达到极限值。因此,通过二阶泰勒展开式的近似方法,将计算风电穿透功率极限的约束函数作近似等效,再应用求解二次方程去逼近真实解。在IEEE 4机11节点系统上的计算结果表明了所提方法的有效性及其快速准确的特点。     

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...     

基于马尔科夫法和序贯蒙特卡洛抽样的风电场可靠性评估

提出了运用马尔科夫法和序贯蒙特卡洛抽样的风电场可靠性模型并进行了并网可靠性评估。通过对风电场历史运行数据的统计,利用马尔科夫法得到风电机组有功输出状态之间的转移率,采用便于工程实现的正常、降额及故障3个状态作为风机故障模型并通过马尔科夫法计算得到状态概率及持续时间。利用序贯蒙特卡洛法对风机状态及其持续时间进行多重抽样,所提出的模型经过IEEE-RTS79可靠性测试系统进行综合模拟,并分析了不同风电渗透率下系统可靠性水平。实验结果表明所构建的模型能反映任意时间段的风机出力及可靠性水平。     

一种抑制大规模风机连锁脱网的电压无功控制措施

大规模风机连锁脱网不仅制约了电网对风电的接纳能力,而且严重威胁电网的安全稳定运行。归纳整理风电机组连锁脱网事故发展的4个阶段,指出风电连锁脱网中的主导影响因素,提出一种抑制风电连锁脱网事故的无功电压两级控制策略,分别从风电场层面和电网层面协调风电系统中电压无功可控装置,保证系统电压的安全稳定运行。最后,以实际电网为原型的等效风电系统为例,仿真重演风电连锁脱网4阶段,证明所提出的电压无功控制策略可以有效地抑制风电系统连锁脱网事故的发生。     

考虑尾流效应的海上风电场可靠性评估

提出了考虑尾流效应的风电出力模型,用于电力系统可靠性评估。通过分析复杂风机局部遮挡和尾流效应的影响,建立了考虑复杂地形的部分遮挡尾流效应模型。利用MATLAB软件对不同风速、风向和机组布置下的尾流效应进行了计算,模拟了风场在不同风速和风向下的快速建模。该模型可以更准确地描述风电场风速和风向输出功率的变化,对于调节海上风电场输出的间歇性和随机性有一定的参考作用。     

基于风-网互补供电试验的风力机模拟研究

以抽油机离网风电-网电互补供电试验系统中的风力机为研究对象,根据风力机的运行特性,运用相似理论得到了模型试验中与风力机相似应满足的条件.计算了与某实际风力机在对应工况下相似的模型风力机的相关参数.在此基础上,建立一个由变频器拖动电机组成的试验模型来模拟风力机的运行,保证了试验模型具有实际意义.     

计及运行维护的海上风电场可靠性研究

结合海上风电场的运行环境及天气条件,将运行维护策略作为计算可靠性的重要因素,提出了海上风电场可靠性参数修正的模型及方法.以运行中的中国某海上风电场为例,说明了海上天气条件及运行维护策略对海上风电场可靠性参数的影响,并证明了该修正计算方法的必要性和有效性.