海上风电场经220kV交流海缆送出系统的无功配置方案

在海上风电经交流海缆(submarine cable,SC)送出系统中,随着海上风电场规模逐步增大,交流海缆输电距离不断增加,海缆的充电功率可能会导致海上风电场并网点注入无功过剩,海缆沿线电压越限,海缆沿线载流量过大,海上升压站高压侧电压过高等问题.针对上述问题,文章建立了海上风电场经220 kV交流海缆送出系统的数学模型,结合无功补偿分层分区原则对风电送出系统进行解析计算,在给定海缆沿线电压电流限制条件下确定了所需补偿的海上高抗值;在陆上加装高抗与动态无功补偿装置(static var generator,SVG)使风电送出系统与陆上交流网的并网点无功功率交换为零,考虑接入并网点所需SVG装置容量最小,确定接入系统的陆上高抗值;结合国内某具体工程,具体计算了所推荐的无功配置方案.     

SVG与直驱风机间的次同步相互作用特性分析

近年来,新能源并网系统的次同步振荡问题日益凸显,我国许多地区的直驱风电并网系统出现了次同步频率下的功率振荡。目前风电场基本均装设了SVG等无功补偿装置来改善风电场的电压稳定问题,而SVG装置与直驱风电在次同步频段下的相互作用尚未明确。该文采用模态分析法,研究考虑SVG与直驱风机间相互作用的并网系统次同步振荡问题。首先,根据直驱风机和SVG装置的数学模型推导了其小信号分析模型。基于该模型,计算系统根轨迹,研究了控制参数和运行参数对次同步振荡模态特性的影响。同时利用模态的参与因子观察并网系统中装置间的耦合作用特性,最后利用电磁暂态仿真验证了模态分析结果的正确性。结果表明SVG的并入会影响风机并网系统稳定性,装置间存在次同步相互作用。     

交流并网海上风电场无功配置原则研究

海上风电具有年利用小时长,同时具备风速稳定、占用土地少等优势,在我国的发展逐渐受到关注。由于大量使用海底电缆和建设海上升压站的需要,海上风电场的电气结构与陆上风电场有所区别,反映在无功特性方面存在明显差异。海上风电发展较快的国家在并网导则中都提出了海上风电场无功配置要求,而我国尚缺少针对性要求。基于我国目前海上风电以交流并网为主的现状,在总结国内外风电并网的基础上,计算分析了通过交流线路并网的不同规模海上风电场的无功特性,提出了相应的无功配置原则,可为我国海上风电场的并网设计提供参考和借鉴,促进海上风电场和电网的协调发展。     

SVG对风电次同步振荡影响的研究

近年来随着风电的广泛开发和使用,风电场的一些问题逐渐显现出来,尤其是风电由于事故脱网的事件,对风电场以及电力系统都带来了严重的影响,而次同步振荡引起风机脱网的事故也是时有发生。目前风厂基本均已装设SVG(Static Var Compensator)等无功补偿装置来改善风电场的电压稳定问题,但是很多实际的事故表明这些无功补偿装置对风电次同步振荡也会产生不利的影响。文章致力于探究风厂中SVG对于风电机组的次同步振荡的影响问题。通过小干扰稳定分析方法分析SVG不同控制方式下并网风电厂个数,SVG个数以及SVG控制参数对次同步振荡的影响。得出SVG的恒无功控制方式比恒电压控制方式在维持风电系统的稳定性方面有更好的效果,更利于风电次同步振荡的抑制作用。     

大规模风电并网与电网振荡解列的交互影响

针对风电并网与电网振荡解列日益凸显的交互影响,首先,基于PSD- BPA仿真软件建立"风火打捆"等值单机无穷大系统,从风电接入比例及风电场是否加装无功补偿两个方面对系统失步振荡特性进行仿真分析。结合实际电网,加以仿真验证。其次,改变电网运行方式或者故障点位置,通过对比相应的风电脱网量,仿真分析振荡解列对风电可靠并网的反作用。结果表明,风电并网比例越大、风电场具备无功补偿时有利于抑制电网失步振荡,提高电网稳定性;电网不同运行方式及故障地点可能改变电网的振荡模式,使振荡中心发生迁移,影响风电的可靠并网。最后,针对二者间的交互影响,提出合理的优化建议。     

考虑SVG的光伏电站次同步振荡问题

新能源发电并网系统的振荡问题是电网关注的重要研究课题,揭示振荡发生的机理并明确影响振荡的关键因素是首要研究任务。为此,建立了含静止无功发生器(static var generator,SVG)的光伏并网系统的小信号状态空间模型,通过特征值分析研究了光伏并网系统的主导振荡模式及与其强相关的动态环节,分析了交流侧系统对光伏并网系统振荡特性的影响;采用频率扫描法从电路谐振角度对光伏并网系统次同步振荡(subsynchronous oscillation, SSO)现象进行了解释,并通过时域仿真验证了特征模式分析结果的正确性。研究结果表明:含SVG的光伏并网系统存在一个主导SSO模式,光伏电站并网变流器的控制参数对该模式的稳定性具有重要影响;此外,SVG与光伏发电系统之间也存在相互控制作用,需要合理设计二者的控制参数,以提高系统整体的稳定性。研究内容可为光伏并网系统的运行和控制设计提供指导。     

直驱风电场中SVG电压前馈阻抗重构抑制次/超同步振荡方法

直驱风电场在中低频段内呈现负阻值容性的阻抗外特性,当接入呈感性的弱电网时会相互耦合引起次/超同步振荡,不利于新能源的稳定消纳与电网的安全运行。为抑制风电场的次/超同步振荡,提出一种直驱风电场中静止无功发生器(SVG)阻抗重构控制方法。通过在风电场中的SVG控制系统内加入带通滤波器的电压前馈控制进行阻抗重构,提高风电场并网稳定性。利用谐波线性化方法,建立含所提阻抗重构控制SVG的直驱风电场序阻抗模型。基于所建立的阻抗模型和所提出的阻抗稳定性判据,对比分析未采用SVG阻抗重构控制和所提控制方法的直驱风电场的稳定性。结果表明当采用所提控制方法时,风电场在40~100 Hz频段内呈现正阻值特性,且降低了系统的容性特性,抑制了风电场次/超同步振荡,同时可以改善风电场中因并网风电机组数量增加所带来的振荡问题。最后,通过仿真验证了所提方法对抑制风电场次/超同步振荡的有效性与正确性。     

风电场动态无功补偿设备引发低频振荡实例分析及建议

随着国家对新能源开发与利用的大力支持,各风电基地风电装机容量不断增加。但是风电基地均处于电网末端,末端电网与主网联系较弱,短路电流水平较低,抗扰动能力低。目前风电场升压站引入动态无功补偿设备,可以有效缓解电网电压波动,提高末端电网稳定性。但是动态无功补偿设备配置及参数设置不合理可能进一步恶化系统稳定性,甚至引发系统低频振荡问题。因此分析动态无功设备动态调节特性及各参数对系统稳定性影响,以新疆某地区风电场动态无功补偿设备电厂引发低频振荡为例,重现了风电场动态无功补偿设备参数设置不合理引发低频振荡现象。分析结果表明动态无功补偿设备参数对电力系统动态稳定具有重要影响,动态无功补偿设备电压控制方式及相关参数设置不合理可能诱发电力系统低频振荡。对风电场动态无功补偿设备提出了相关建议和措施,有效指导了相关参数设置,对风电场动态无功补偿设备运行与管理具有重要的指导意义。     

SVG在风力发电系统中的应用

风电技术的巨大进步,使得风电的开放和利用占据了新能源的主导地位,但由于风资源的不确定性和风电机组本身的运行特性使风电机组的输出功率是波动的,导致产生出线并网功率因数不合格、电压偏差、电压波动和闪变等问题,给配电系统的电压无功带来了很大的影响。考虑双馈风力发电机自身的无功输出特点,对于大容量风电场接入系统时还存在稳定性问题;同时系统电压的波动也会对风机的正常运行造成影响。上述问题都可以通过合理的配置无功补偿得到改善。本文以解决风电场合理配置无功补偿为目的,详细介绍了SVG的基本原理、控制方法、优缺点,研究了SVG在其电压无功控制时的应用,通过电流直接控制和电流间接控制两种方法,详细探讨了SVG并网时的关键技术点,同时结合具体工程实践介绍了SVG在风电场升压站的工程注意事项以及应用SVG之后电网电能质量的改善情况。实现了电网电压稳定性的要求,改善电压质量,提高供电设备的功率因数,减少输电线路无功消耗。     

高渗透率风电并网对电力系统失步振荡的影响

随着风电并网规模的持续增长,风电对电力系统失步振荡的影响不可小觑。文中利用PSD-BPA仿真软件建立"风火打捆"等值单机无穷大系统,创新的采用解列装置动作的时效性作为判断系统失步程度的依据,从风电并网比例、风电场是否配备无功补偿、风机类型以及风电机组运行方式四个方面仿真分析风电并网对电力系统失步振荡的影响。结果表明,对应以上四方面当风电并网容量越多、风电场具备无功补偿、采用笼型恒速风机及风机采用恒电压运行方式时有利于抑制系统的失步振荡,提高系统的暂态稳定性。     

大型海上风电场并网对配电网的影响探讨

大型海上风电场并网会因其本身具有的特点而给电力系统的运行带来新的问题。以上海东海大桥海上风电场为对象,分析了大型海上风电场并网的接线方式,并网与短路容量、电能质量、无功功率以及继电保护的关系,并以上海南汇风电场的运行经验为参考,对东海大桥海上风电场并网对电网调度的影响进行了探讨。     

含SVG直驱风电场降阶模型与宽频振荡抑制措施研究

在直驱风电机组状态空间模型、SVG状态空间模型的基础上,建立了含SVG直驱风电场并网系统降阶状态空间模型;分析发现直驱风电场内SVG可能引起宽频振荡。为了抑制含SVG直驱风电场内宽频振荡,提出了含SVG直驱风电场宽频振荡阻尼控制器设计方法。基于降阶状态空间模型,以目标振荡模式的阻尼比为目标函数,通过优化算法整定控制器参数。最后对含SVG直驱风电场并网电力系统进行了模态分析和时域仿真分析,验证了宽频振荡阻尼控制器设计方法的有效性。     

直驱风电机组全运行区域的次同步振荡特性分析

针对直驱风电机组(direct-drive permanent magnet synchronous generator, D-PMSG)并入弱交流电网的次同步振荡(subsynchronous oscillation, SSO)问题,现有研究多是在风机处于最大功率跟踪运行区域的情况下进行分析,未考虑恒输出功率等运行区域。建立了D-PMSG并入弱交流电网的小信号模型,进而采用特征值法对全运行区域下不同风速、不同输出功率时的次同步振荡特性进行分析,并建立了D-PMSG并入弱交流电网的PSCAD/EMTDC时域仿真模型,验证理论分析结果的正确性。结果表明：在最大功率跟踪运行区域,风速增大且输出功率为最大值时,次同步振荡阻尼增大;在恒输出功率运行区域,输出功率一定,风速增大,次同步振荡阻尼和频率基本不变;在全运行区域,相同风速下,输出功率越小,阻尼越小;在实际运行中,若电网限制D-PMSG的输出功率,降低系统的输出功率更适合采用切机措施,使得系统在发生次同步振荡现象时有更大的阻尼。     

直驱风电场经交流并网系统dq阻抗模型及稳定性分析

为研究直驱式风电场经交流并网系统中,由变流器控制器与电网互相作用而引发新的次同步振荡问题,综合考虑变流器内部控制动态特性、交流动态响应和功率传输特性,推导了直驱风电机组经交流并网系统dq等效阻抗模型。结合系统阻抗行列式稳定判据,分析了直驱风电机组网侧变流器内部控制参数变化对次同步振荡的影响。研究表明,随着网侧变流器中内、外环的PI控制参数（Kp、Ki）的减小,发生振荡失稳的风险增加,系统稳定性下降。最后,通过PSCAD/EMTDC环境下时域仿真验证了模型与理论分析的正确性。     

基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流算法研究

柔性直流输电系统非常适合海上风电场并网,但传统交/直流混联系统潮流算法在计算基于VSC-HVDC的风电场并网系统潮流时存在缺陷:直流系统移开后,风电场交流节点变为孤立节点,剩余交流系统的雅可比矩阵不可逆,迭代过程无法进行。针对这一缺陷提出了一种含VSC-HVDC的混联系统(AC/VSC-HVDC)潮流解耦算法:该算法将交、直流系统进行解耦,分别迭代计算。所提算法克服了目前交/直流混联系统潮流计算方法存在的对交流潮流计算程序继承性差、扩展变量多、计算速度慢等缺点;也解决了风电场VSC-HVDC并网系统潮流算法中存在的问题。通过标准算例的计算验证了所提方法的有效性,可以用来对风电场直流并网系统进行稳态潮流分析。     

新型混合高压直流输电技术在海上风电场并网中的应用

对由双馈风电机组组成的海上风电场采用混合高压直流输电技术并网时风电场内部的电压和频率控制进行了研究。混合高压直流输电系统由双桥十二脉波不控整流换流器(DBC)、模块化多电平换流器和高压直流输电线路组成。首先,通过深入的理论分析阐明当由双馈风电机组组成的海上风电场采用混合高压直流输电技术并网时,风电场内部的电压可以自动维持在一个合适的范围内并随双馈风电机组输出有功功率的变化而变化。在此基础上,设计了双馈风电机组转子侧换流器的控制器以实现对风电场内部交流系统频率的控制,同时实现了双馈风电机组输出有功功率的最大功率点跟踪。为防止岸上公共连接点发生三相接地短路故障时基于DBC的高压直流输电系统发生过电压,设计了故障时双馈风电机组的控制策略。最后,对建立的采用混合高压直流输电技术并网的海上风电场模型进行了数字仿真,仿真结果验证了理论分析的正确性和所提出控制策略的有效性。     

含储能型虚拟同步发电机的直驱风机并网系统自适应协调阻尼控制策略

储能型虚拟同步发电机(VSG)的灵活控制特性能够为风电并网系统提供有效的频率和电压支撑,然而系统振荡特性会受到一定程度的影响,同时风电时变出力特性导致的运行点变化也将使得定参数阻尼控制表现出适应性不足的问题.为此,提出了适应风电出力时变特性的自适应协调阻尼控制策略.首先,在风电并网系统状态空间模型的基础上推导线性变参数模型,以直驱风机的有功功率为调度变量,根据稳定域确定运行空间范围;然后,利用间隙度量对运行空间进行划分,确定各子运行空间的典型运行点并将其作为多胞形顶点,建立调度增益与系统运行工况以及控制器的映射关系;最后,针对不同频率振荡模式协调设计自适应控制器.测试系统的仿真结果表明,所设计的自适应协调阻尼控制器不仅能够同时阻尼含储能型VSG并网系统中的次同步振荡和低频振荡,也能在风电出力大范围时变工况下保持良好的阻尼水平.     

双馈风电场接入交流或交直流混合系统低频振荡 模态对比分析

目前,风电并入交直流混合系统低频振荡模态研究未见文献报道。在PSASP中搭建了CEPRI36节点系统中含双馈风电场的纯交流系统和交直流混合系统的小信号稳定性分析的详细模型。对计及了风力机传动链、双馈发电机、变换器和直流输电动态模型及其控制策略,且直流系统运行在双极两端中性点接地、单极大地回线、单极金属回线、单极双导线并联大地回线四种不同接线方式下的小信号稳定性进行了仿真。从双馈风电场接入交流或交直流混合系统并参与有功或无功调度两种运行方式角度,采用模态分析法进行了电网区间和局部区域低频振荡模态对比分析。结果表明：双馈风电场接入交直流混合系统的低频振荡特性不仅与直流线路运行接线方式存在关联,而且受接入的风电场运行方式影响。与接入交流系统比较,接入交直流混合系统区间振荡的恶化程度变大、稳定裕度更差。