极端风况下风电场群电压协调控制策略

风速波动导致的风电机组有功功率波动是引发风电电压问题的根源,需要针对不同风况研究对应的电压控制策略。极端风况下风电场群运行状态变化巨大,而本地无功连续调节设备的闭环控制能力有限,故提出一种基于超短期风功率预测,能够分别对极端风况发生前、后的风电场群及附近地区电网电压进行预防控制和校正控制的电压协调控制策略;其优化算法能够将此非线性混合整数规划问题,通过考虑有功变化的无功-电压灵敏度方法,解耦成为一个包含混合整数线性规划和非线性代数方程组求解子问题的迭代过程。通过算例证明了传统闭环控制方法的局限性,以及本文策略在电压控制和均衡风电场内馈线电压方面的优越性,为解决极端风况的高电压脱网问题提供一种有效方法。     

改善风电汇集系统静态电压稳定性的无功电压协调控制策略

针对风电场集群作为弱联接送端系统所面临的无功电压问题,研究了可应用于大规模风电汇集系统的静态电压稳定评价指标,并在此基础上提出了一种改善风电汇集系统静态电压稳定性的无功电压协调控制策略。该策略采用基于过滤集合的原对偶内点法求解多目标优化控制模型,通过协调控制风电场和汇集站内的多种无功电压调节设备,能够在满足中枢节点电压控制指令的同时均衡汇集系统的电压分布,提高动态设备的无功裕度,从而改善风电汇集系统的静态电压稳定性。对中国北方某实际风电汇集地区的仿真计算验证了所提控制策略的有效性。     

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。     

基于风电汇集地区无功源优化控制技术的研究

为实现风电汇入电网电压稳定的目的,文中探索一种新的无功电压补偿控制方法。基于风电电网现有的无功电压控制系统技术,加入时许递进无功电压优化控制新理念,针对风电汇集群协调控制在无功电压控制、电网安全稳定控制所应具备的基本功能,提出了大规模风电场集群并网在多时间、多空间尺度等方面实现分层分区的控制策略;本文以新疆某风电场为例进行仿真验证分析,结果表明了此风电场无功协调控制效果明显优于单个风电场或单个汇集站的控制策略,本控制方案对今后无功补偿方面的研究有重要的指导意义。     

考虑源网协调的风电场动态无功补偿装置控制策略

通过分析动态无功补偿装置感性支路恒无功控制对地区电网无功电压灵敏度的作用机理,指出该控制容易造成扰动后系统电压的大幅波动,从而从原理上指明风电场动态无功补偿装置采用恒电压辅助控制的必要性,并从源网协调的角度提出一种动态无功补偿装置主/辅协调控制策略。该协调控制策略可实现系统运行工况变化时感性支路恒无功控制与低压侧恒电压控制间的灵活切换,从而避免了扰动后系统电压的大幅波动,进而降低了风机高电压脱网事故风险。借助PSS/E搭建风机脱网事故地区风电汇集系统模型模拟风机高电压脱网过程,验证了所提控制策略避免扰动后风机高电压脱网的效果。     

风电场群接入地区电压无功协调控制的研究

针对大规模风电场群接入电网的现状,研究了一种风电接入地区的风电场群电压无功协调控制策略,通过控制各风场无功功率的输出,维持控制点电压稳定。首先计算控制点电压所需的无功调整量,然后采用无功功率电源的最优分布准则将无功调整量分配到每个风场中,充分利用了每个风场无功补偿设备的无功调节能力,使每个风场都参与到了接入区域的电压稳定控制中。模拟了风速、电压跌落两种扰动,结果表明采用文中的控制策略能够有效抑制控制点的电压波动。     

双馈风电场无功电压协调控制策略

针对大型风电场并网运行的电压稳定问题,研究了双馈风电场内多无功源在时间尺度上的动态响应配合和空间粒度上的物理分布特性,提出了一种综合考虑升压站集中动态无功补偿设备和双馈风电机组的无功电压协调控制策略。该策略以在线实时监控数据为基础,采用基于过滤集合的原对偶内点法求解风电场无功电压多目标优化控制模型,能够在满足公共接入点电压控制指令的同时,使得集中动态补偿设备无功裕度更大,馈线上各风电机组的机端电压裕度更均衡。对中国北方某风电场的仿真计算验证了所提控制策略的有效性。     

并网型风电场电压稳定研究

为解决风电场并网运行存在的电压稳定问题,通过对风电机组无功电压特性的研究,提出了无功补偿电容器容量的不同计算方法和投切方式。结合风电无功需求的特点,确定并分析了带有FC的TCR型无功补偿器(SVC)的原理及特性。对某实际风电场应用SVC无功补偿优化结果的分析表明:它可提供动态的电压支撑,能够稳定风电场节点电压,降低风电功率波动对电网电压的影响,很好地改善系统的运行性能。     

多控制区多无功源协调的风电集群电压控制

通过分析风电集群并网接线的特点,针对风电并网造成电网无功电压问题,文中提出了多控制区多无功源协调的风电集群电压控制体系。在正常、警戒和紧急多控制区下,调度主站实现区域支撑下电厂/直控变电站/风电场的连续型和离散型不同无功源的协调控制,构建快速调制的电压控制体系,在系统层次进行无功的优化分配;风电场子站实现基于SVC/SVG无功备用快速响应的无功控制策略,结合风电场多种无功源不同控制响应特性,进行快速响应迟滞协调的控制,降低风电场自有波动性和间歇性对电网的影响。实际系统应用表明,该控制体系能有效抑制电网电压波动,降低风电集群脱网的风险。     

计及风电场静态电压稳定性的VMP系统无功电压控制策略研究

随着规模化、集群化风电基地的初步建成,风电作为一种清洁高效的能源得到了快速的发展,但短时间内大规模风电场集中接入电网,给电网的功率平衡带来扰动,造成了电网电压的不稳定。针对风电场并网后的电压控制问题,研究了大规模风电场并网的静态电压稳定机理。并在现有调压手段的基础上,通过适时调整风电机组无功出力,升压站变压器抽头以及调无功补偿装置,进一步提出了基于分层管理的无功功率/电压控制策略,并将该策略嵌入到风电场电压/无功自动管理平台(VMP)。通过新疆某地区风电场现场试验发现,该控制策略能够改善低电压穿越期间无功表现,提高风电场无功电压的稳定性,同时避免了功率振荡的产生。该研究结果可以为风电场无功电压协调控制的理论研究和工程实际提供参考依据。     

风能及风力发电问题

风能是一种重要的可再生能源,探讨了风能应用的可行性;介绍了我国目前风能利用的情况;分析了风力发电中的一些主要问题及产生的原因,并给出了克服这些问题的对策。     

风电接入对电网电压的作用机理

鉴于风电场并网运行对电网无功电压的影响很大,首先分析了风电场并网运行时对风电场以及电网的电压产生的影响机理,探讨了风电功率因数与电网电压波动的关系,并通过实例仿真验证了风电场电压与风电出力、功率因数之间的相关性。由此指出了风电场无功电压控制和无功补偿配置方面的一些对策和建议,要求风电场通过足够的无功补偿配置和无功电压控制策略将其高压母线电压控制在110.0～117.7 kV。     

大规模风电并入电网对电力系统的影响

研究了风力发电机组并网及风电场对当地电网电能质量的影响,对接入电力系统的影响。分析了风电机组的输出功率特性,分析了风电机组对谐波、电压波动与闪变、电压跌落的影响。讨论了风电场对电力系统调频调峰的影响、对稳态电压的影响、对保护系统的影响,分析了不同风力机的设计方案和选型对电网电压的影响。指出控制系统的设计和优化对改善风电的电能质量,减小对电力系统的影响有积极的作用。     

大规模风电地区电网电压稳定研究综述

风电的快速发展对风电地区电网电压稳定性威胁越来越大,为此,对国内外大规模风电地区电网电压稳定问题进行了综述。介绍了风力发电模型以及风电并网的电压变化计算以及风机的低电压穿越能力和我国对风机的低电压穿越能力的要求,分析影响风电地区电压稳定的因素和风电地区电网电压稳定的方法,并探讨解决大规模风电地区电网的电压稳定的措施。建议应从风力预测、故障时对风电并网点的电压暂态波形研究、风机脱网后的对应策略研究和火电与风电的配合控制电压策略,加强对大规模风电地区电网电压稳定性研究,保障风电地区的电网安全。     

含风电系统的潮流计算分析

研究了就风电接入电网的潮流计算问题,提出相应模型和方法。重点在于风力发电机PQ特性的处理,将风电机组的有功表达为风速的函数,无功进而可以表示为有功、电压及转差的函数,并根据风电场节点电压与无功的关系,对雅可比矩阵进行修改,实现潮流计算与传统方法的并轨和一致性。应用模型和算法对风电接入后的烟台电网进行了计算分析,初步得到较满意的效果,也为进一步深入研究奠定了基础。     

广东风电发展及接入系统存在问题分析

在介绍广东省风力资源及风力发电发展前景的基础上,分析了规模风电并网对电网的影响、不同规模风电场接入系统时需考虑的一些因素,并结合具体案例,重点比较3种不同方案的电压等级接入系统的投资和费用,对规模风电接入系统电压等级的选择提出合理化建议。     

考虑海上风电接入的电网侧无功补偿策略

考虑大规模海上风电并网后的电压稳定性问题,以电力系统网络等值为基础,计算系统的电压稳定指标,基于各可调节节点对危险节点的灵敏度指标给出电压无功补偿策略。该控制策略的制定分成3个步骤:首先,根据电压稳定指标辨识危险节点;其次,计算可调节节点对危险节点电压稳定性的灵敏度,并以此甄别进行补偿的电源节点;最后,根据各节点的灵敏度指标分配各节点无功补偿量。在IEEE-14节点算例下的仿真结果表明,所提补偿策略能够有效改善海上风电接入后的局部电网电压稳定性。     

利用风力发电机的无功功率补偿风电场无功损耗

我国风电场内无功补偿的方式是在风电场汇集站内装设集中无功补偿装置,这造成风电场无功补偿的投资很大。文章结合工程实例,通过对不同发电量下风电场的无功损耗和电压波动情况进行计算,提出利用风力发电机的无功功率可基本实现风电场的无功平衡,风电场母线电压的变化是无功补偿设备选型的依据,对于发电量变化引起的母线电压变化不超出电网要求的风电场,应利用风力发电机的无功功率减小汇集站内无功补偿装置的容量,降低无功补偿的投资。     

大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及对策

近年来我国风电快速发展,同时也带来了大规模风电并网的问题。文章主要介绍了大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及其相关技术解决措施,主要包括大规模风电并网对电压的影响及风电场的电压控制问题;大规模风电并网对稳定性的影响及风电机组低电压穿越能力的问题;大规模风电并网对调度运行的影响和风电功率预测的必要性3方面的内容,并针对每一个问题提出了相关的应对策略。     

风力发电机并网后的电网电压和功率分析

对用鼠笼式感应发电机发电的恒速风力机和用双馈感应发电机发电的变速风力机的工作原理及其在电网的接入方式、接入风力发电机后的电网电压和功率进行了分析,对不同风电穿透力下电压对风速扰动的响应进行了讨论,并对电网故障时电压变化及风电场低压穿越技术进行了研究。采用理论分析与计算机仿真方法得到了相关结论:不同风力机机型对电网的作用不同;鼠笼式风电机组构成的风电场穿透功率大于10%以后会引起公共连接点处电压偏移超过10%;电网故障后双馈风电机组和鼠笼式风电机组电压恢复能力不同,在风电场加入STATCOM后,可以实现低电压穿越。