变速恒频风电机组并网运行的暂态稳定性分析

以变速恒频风电机组并网为研究对象,利用MATLAB/Simulink环境以及M文件建立了仿真系统的动态数学模型,包括风速、风力机、机械传动部分、双馈电机系统以及同步发电机系统5个部分,其控制部分采用先进的、应用较为广泛的双PWM协调控制实现能量的双向流动。详细介绍了仿真的方法和过程,并以风电场接入朔州电网为例进行了暂态稳定分析,结果表明基于M文件和Simulink相结合的程序化方法可以有效地进行电力系统暂态分析与计算。并以风速扰动、风电场出口短路及风电机组与系统解裂故障为例,仿真验证了所建模型的正确性以及变速恒频风电机组能提高风电并网的暂态稳定性。     

变速恒频双馈风电机组控制模式对电网稳定影响及其对策

以实际电网为例,分析以变速恒频双馈风电机组组成的风电场并网运行对系统电压稳定性的影响,并对风电机组不同控制模式下运行状态对系统电压稳定性水平的影响进行比较。仿真结果表明,采用恒电压控制的变速恒频双馈风电机组,因为能够控制机端电压,所以在维持风电场并网后的系统电压稳定方面较恒功率控制方式具有较大的优势。静止无功补偿器(SVC)可为系统提供快速动态无功功率支撑,采用恒功率控制方式的风电机组安装SVC设备后,可以明显提高电网电压的暂态水平。     

大规模风电场接入对内蒙古电网安全稳定的影响

以内蒙古电网2009年度运行方式计算数据为基础,根据内蒙古风电机组的实际情况,采用单馈异步恒速风机和双馈变速恒频2种风电机组模型进行仿真计算。对约4500MW风电机组投入电网运行的潮流电压和暂态稳定特性进行分析。根据分析结论,提出大规模风电场接入内蒙古电网对系统网架结构、无功补偿的要求,并对传统规划阶段的风电接入技术原则进行了探讨,其计算结论可用于指导大规模风电场在内蒙古电网的调度运行和规划设计。     

变速恒频双馈风电机组分段分层控制策略的研究

针对并网后变速恒频双馈风电机组的优化运行及其与电网的协调问题,依据分段分层控制思想,提出了变速恒频风电机组的并网控制策略:按照风速将风电机组的控制分为两个阶段,即低风速的最大风能追踪控制阶段和高风速的恒功率控制阶段,同时依据分层思想将风电机组电气部分的控制分为参考值的整定和对参考值的跟踪两层控制.利用该分段分层控制策略,对北方某风电场及其接入系统中风电机组的运行特性和接入系统中关键性节点的电压特性进行了仿真分析,结果表明该控制策略不但可以实现风电机组的优化运行,而且能较充分地发挥风电机组中双馈发电机的无功调节能力,提高风电机组并网后的电压稳定性,保证全网无功优化运行.     

改善接入地区电压稳定性的风电场无功控制策略

针对大规模风电场接入电网带来的电压无功问题,提出一种改善接入地区电压稳定性的变速恒频风电场无功控制策略,在系统发生扰动时,以接入点为电压控制点,扰动前的稳态电压为控制目标,动态调节风电场输出无功功率,维持接入点电压水平。实际应用时,该策略利用系统部分雅可比矩阵推导风电场的电压无功灵敏度信息,并根据风电场的无功输出能力计算风电场无功调整量,同时通过设置控制死区和延时,避免了风电机组的频繁调控。仿真算例表明,采用所提策略能够充分发挥变速恒频电机风电场的快速无功调节能力,有效抑制风速扰动、负荷变化等因素引起的电压波动,维持接入地区电网的电压稳定性。     

大型风力发电场并网接入运行问题综述

指出风电场与常规能源电厂的主要区别,介绍了恒速恒频和变速恒频两种风力发电系统的运行原理及各自接入电力系统的现状和主要问题,阐述了风力发电场并网过程时电网产生冲出,风电场运行对电能质量、保护装置、电网频率和对电力系统运行成本等几方面产生的影响.     

双馈风电机组低电压穿越能力的研究

随着风电机组容量的逐年增大,为减少大规模风电接入系统对电网的影响,对风电提出了新要求,即风电机组具有一定的低电压穿越能力。介绍了变速恒频双馈风电机组的基本结构,建立了双馈风电机组动态数学模型。以Matlab/Simulink为仿真平台搭建了系统仿真模型,结合风电场低电压穿越能力要求的规定,针对不同电网电压跌落的情况下,仿真研究了变速恒频风电机组的低电压穿越能力,结果表明：双馈风电机组在电网电压跌落时满足继续并网运行的条件,且为电网电压恢复提供了无功,提供的无功功率大小与电网电压跌落程度有关。     

双馈风力发电机组系统接入与稳定运行仿真

分析了包含大量异步风力发电机组的风电场并网运行后对电力系统静态和动态稳定性的影响。从系统接入和稳定运行的角度研究了双馈风力发电机组及普遍采用的定子磁链定向矢量控制策略在提高风电系统稳定性方面的优势与不足。以实际机组为例在PSCAD/EMTDC平台上建立了仿真模型，结果表明双馈风力发电机组在风速发生变化时不仅能够以变速恒频方式运行并追踪最大风能，且电网电压也比传统鼠笼式风力发电机组更为稳定。在系统发生最严重的三相接地故障时，风电场具有更好的暂态稳定性。     

考虑变频器特性的变速恒频双馈风力发电机组控制策略的研究与仿真

以并网型变速恒频风电机组中双馈发电机的运行特性及连接于发电机转子部分的脉宽调制(PWM)控制的电压源型交-直-交变频器的结构和机理为基础,在假设变频器采用理想开关器件,即忽略电子器件的换相重叠、损耗,并只考虑变频器直流电容充放电的动态过程而不计频率调节的动态变化过程的前提下,提出了基于定子磁场旋转坐标系统下的变速恒频风电机组电气控制部分的控制策略并设计了相应的H控制器.同时基于MATLAB软件建立了变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,并以渐变风和随机风模式为例,针对提出的控制策略对变速恒频双馈风力发电机组的并网运行特性进行了仿真研究,仿真结果表明了该控制策略的合理性及控制器设计的有效性,同时也说明了双馈发电机在保证有功输出的情况下能够有效地调节无功功率,保证变速恒频风电机组的稳定运行.     

基于VSC-HVDC的海上风电系统虚拟惯性控制技术

海上风电系统的惯性响应有利于增强其所在区域电网的暂态稳定性。文中首先提出适用于海上风电场并网的VSC-HVDC控制策略,并解决由风电机组组网的海上交流系统缺乏惯性的问题。其次,基于所提的VSC-HVDC控制策略,结合变速恒频风电机组的虚拟惯性控制,研究海上风电系统的虚拟转动惯量与电网频率变化的关系,实现海上风电系统对电网频率的动态支持。最后,通过对含海上风电系统的区域电网的仿真分析,验证所提控制策略能够实现海上风电系统对电网频率的快速响应。     

风力发电并网对电网的影响

智能电网建设中的一个重要方面是解决以风能为代表的可再生能源发电的接入问题。风力发电逐渐以大型风电场的形式并入电网,给电网带来各种影响。由于风力发电具有动态和随机的特性,它给电网运行的电力电量平衡、调峰调频及备用、电压及无功控制、潮流及稳定性、电能质量和二次系统等方面带来影响。由于电网常规设计和运行中未特别考虑风电接入的影响,因此为了适应风电接入并满足原有的电网运行标准,需要对电网的运行控制进行一些相应的调整。研究风电接入对电网运行的影响及相应措施,对于更好利用风力发电有重要的意义。     

风电功率波动的时空分布特性

风电功率的波动特性是其对接入电网安全稳定运行产生影响的根本原因。由于缺乏实测数据,量化评估风电波动的影响程度一直难以解决。我国在建巨型风电基地(1~20 GW)所覆盖的地理空间更广、机组类型及台数更多,对其输出功率波动特性的量化评估是保证接入电网安全稳定运行的基础。基于中国东北某省级电网GW级风电场群实测功率数据,定量分析了风电功率波动在不同时间、空间尺度上的分布特性。分析结果表明,风电功率波动的时空分布具有一定的趋势性,且随着风电场群集聚规模的增大,风电功率的波动特性呈现较为明显的平缓效应。     

大规模风电并网对孤网频率稳定性影响的研究

随着风电大规模接入电网,风电对电网的影响越来明显.针对风电场的出力特性,以及风电场并入电网带来的安全稳定控制装置的配合问题,采用PSASP程序对新疆阿勒泰地区电网进行仿真分析,综合考虑风电出力特性和地区负荷特性对地区电网孤网运行暂态过程和安全稳定控制装置动作的影响,通过对比分析在不同风速和不同负荷情况下各种安全稳定控制装置的配合动作对孤网频率稳定性的影响.结果表明大规模风电接入电网后,风电出力特性和地区负荷特性共同影响安全稳定控制装置的配合以及孤网频率稳定性.对含大规模风电接入的电网的安全、稳定运行具有重要的参考价值.     

区域风电生产运营监控系统的开发

风能资源丰富的地区一般都建有多个风电场。这些风电场厂址分散,并且采用不同型号的风电机组,其监控与数据采集（SCADA）系统也不相同,给风电公司的生产运营管理带来很大困难,也给电网的调度和安全运行带来很多问题。为此,开发了区域风电生产运营监控系统。该系统在WEB上实现SCADA功能,可对不同数据规约进行统一整合,进而可对不同机型的SCADA系数数据进行统一管理,使区域风电公司能够远程集中监测和控制管理区域内分散的风电场,为风电生产的“无人值守”打下基础。     

海上风电场黑启动系统的风柴协同控制策略

在风电平价上网政策的推动下中国海上风电场建设加速,未来大规模的海上风电场将会成为沿海地区局域电网的重要供电电源。当沿海局域电网发生大停电时,海上风电场若具备作为黑启动电源的能力将显著加快电网恢复过程。为启动沿岸无黑启动能力的火电机组,文中提出了利用海上风电场配置的小容量辅助柴油发电机作为支撑电源启动海上风电机组,后经主变压器和高压海底电缆向陆上火电机组供电的黑启动方案。为改善黑启动系统的频率调节能力以及在投入高压海底电缆时维持系统电压稳定,分别提出一种风柴协同调频控制和一种考虑柴油发电机功率极限的动态无功补偿控制,后者利用了风机网侧变流器(WGSC)作为静止无功发生器(SVG)运行。最后在PSCAD/EMTDC上依据实例搭建了海上风电场黑启动模型,验证了所提方案及策略的可行性和有效性。     

风力发电对电力系统的影响

风力发电依赖于气象条件，并逐渐以大型风电场的形式并入电网，给电网带来各种影响。电网并未专门设计用来接入风电，因此如果要保持现有的电力供应标准，不可避免地需要进行一些相应的调整。讨论了在风电场并网时遇到的各种问题。由于风力发电具有大容量、动态和随机的特性，它给电力系统的有功/无功潮流、电压、系统稳定性、电能质量、短路容量、系统备用、频率和保护等方面带来影响。针对这些问题提出了相应的解决建议和措施，以期更好利用风力发电。     

鲁棒性驱动的含风电不确定性区域间调峰互济方法

随着风电的大规模并网,其出力的不确定性和反负荷特性使受电区域面临严峻的风电消纳和调峰问题,进行区域间调峰互济是解决该问题的有效途径之一。在区域间调峰互济的调度模型基础上,引入信息间隙决策理论处理风电不确定性,量化分析了风电出力波动对系统调峰及运行成本的影响,将风电波动引起的成本变化引入到调度模型中,将双层优化问题转化为单层优化问题,建立了考虑风电不确定性的区域间调峰互济改进模型,该模型可求得区域间调峰互济的鲁棒策略。最后,通过算例仿真验证了所提模型的有效性,结果表明通过改进模型解得的调峰互济策略与传统模型解得的策略相比,对于风电波动具有更好的鲁棒性,可有效减少弃风并降低总运行成本。     

基于分散式风储提高电压稳定性的虚拟电厂研究

储电和蓄热配比风力发电分散接入配电网,构建虚拟电厂控制模式以提高风电的可调控性,是一种提高风电消纳的创新型发展模式。针对分散式风储电站接入系统协调调控机制,提出了基于储电和蓄热配比的虚拟电厂提高电压稳定性方案,储电和蓄热设备的使用,使风电场在一定程度上具备了对系统的调峰填谷功能,降低了双馈风电机组的有功出力,提高了双馈风电机组的无功电压调控能力。仿真结果表明该方案的可行性和有效性。     

风电场风力发电机类型对网侧电能质量特性的影响

为探明不同的风力发电机类型对网侧电能质量的影响特性,从机理上揭示了不同机组类型引起网侧电压偏差、电压波动和谐波等电能质量问题的原理。基于PSCAD/EMTDC分别建立了可投切无功补偿装置的定速风力发电机网侧电能质量特性仿真模型、可实现定功率因数和定无功功率运行的变速风力发电机网侧电能质量特性仿真模型。对网侧电压偏差、电压波动及谐波特性的仿真分析表明：定速风力发电机对网侧电压偏差和电压波动影响显著;变速风力发电机对网侧电压偏差和波动影响较小,但会导致网侧母线谐波污染严重。此分析结果可为风电场电能质量治理和风电场并网区域电网电能质量治理研究提供参考。     

风电接入系统的相关问题研究综述

风力发电已成为目前发展最快的新能源,带来效益的同时也对电网的电能质量、安全稳定等方面带来负面影响文章介绍风力发电机的类型及风电并入系统相关研究问题,包括电能质量、潮流计算、无功补偿与电压控制、暂态稳定、小干扰稳定等。提出了南方电网对风电开发应考虑的重点问题。