基于转子动能与超级电容器储能的双馈风电机组惯量和一次调频改进控制策略

风力发电的大规模应用缓解了常规能源紧张的压力,但由于其不具备频率动态调节能力,给电网安全稳定运行带来了较大隐患.双馈风力发电机组在利用转子动能参与系统频率调节时,能有效响应频率变化,但在退出调频时存在频率二次跌落和输出有功功率减少的问题,且不能长时间提供功率支撑.针对这一问题,该文在分析过转子动能的惯量支撑能力之后,提...     

风电机组参与电网一次调频的控制策略研究

为了解决大规模风电机组并入电网对电力系统频率稳定性问题,阐述了系统惯量对电网频率变化的影响,分析比较了不同类型风电机组的动态频率响应特性,并根据双馈风电机组参与电网一次调频的基本原理,对比了现阶段有关风电参与电网一次调频的控制策略。研究结果表明,储能设备对风电机组参与电网调频的能力具有重要辅助作用,联合控制方法能够较好地实现风电调频的能力,有利于电力系统的安全稳定运行。     

双馈风电机组参与微网调频的分段控制研究

为了充分发挥微网中双馈风电机组的调频能力,提出以惯性控制、超速控制、变桨距控制为基础的风电分段调频控制策略。低风速时风电不参与微网调频、中风速时将超速调频控制与惯性调频控制相结合、高风速时采用变桨距进行调频控制,该控制策略以风机运行特性和各调频方法特点作为分段依据,兼顾了调频控制策略的有效性和经济性。通过仿真验证了所提分段调频控制策略的可行性。     

变速恒频双馈风电机组频率控制策略

传统的变速双馈风电机组解耦控制策略对于系统频率支撑作用微乎其微。文中在分析变速双馈风电机组参与系统频率控制特性的基础上,在传统变速双馈风电机组解耦控制中附加风电机组频率控制单元。控制系统包含频率控制、转速延时恢复、转速保护系统和与常规机组配合等4个功能模块。仿真结果表明,该控制策略不仅对暂态频率偏差具有快速的响应能力,而且能够使转子转速以更快的速度恢复到最佳运行状态,证明了基于变速双馈机组的风电场能够在一定程度上参与系统的频率控制。     

基于可变系数的双馈风电机组与同步发电机协调调频策略

双馈风电机组的解耦控制决定了其输出的有功功率无法响应电网的频率变化,当风电的渗透率不断升高时,电网的调频压力不断增大。当风电作为一种新的调频电源并入电网时,为使其更好地为电网调频服务,提出一种基于可变系数的双馈风电机组与同步发电机协调一次调频策略。在不同的运行模式下,定义并整定了双馈风电机组的可变调差系数,使其可以根据当前备用容量决定其调频出力深度;兼顾风电机组的调频备用与经济性,在频率偏差允许范围内通过协调双馈风电机组与同步发电机的调频出力,实现了既能减轻同步发电机的调频压力,又能间接减少风电机组弃风量的双重目标。仿真结果表明,所提出的调频策略可使风电机组的储备功率更加充分地参与调频,有效减轻同步发电机的调频压力。     

双馈风电机组参与持续调频的双向功率约束及其影响

风电机组参与调频是解决高比例可再生能源电力系统调节能力不足的手段之一,双馈风电机组可通过转子超速预留部分功率而获得双向调频能力。风电机组的双向可调频功率受额定转速制约,本文根据风电机组的基本运行方程,推导了双馈风电机组转子超速时最大调节功率表达式,指出风电机组的双向可调频功率受功率预留系数和最大调节功率约束。分析风电机组参与持续调频时双向功率约束的影响,给出了风电机组可实现的调差系数域。以某风电场24h实测数据,在实际频率变化过程中仿真计算风电机组调频功率达到调差系数水平的程度,实证分析了功率预留系数对系统频率质量、风电机组调频功率、风功率利用情况的影响。研究结果表明评估风电机组参与持续调频的效果时必须考虑双向功率约束的影响。     

参与系统调频的风电机组控制策略研究综述

电力系统频率是衡量电力系统电能质量的重要指标,风电机组自身运行特性导致大规模风电并网对系统频率稳定产生极大威胁,风电参与系统调频将成为电力系统未来发展的必然趋势。由于风机本身不具备频率调整的能力,因此风电机组调频控制策略已成为目前风力发电技术的研究热点,为此,在双馈感应风电机组(double fed induction generator,DFIG)正常运行控制基础上,对其参与系统调频控制策略方面相关研究进行分析和综述,分析了减载(deloading,del)运行参与调频的必要性和最优减载法案,研究虚拟惯性控制、下垂控制、桨距角控制等控制方法及其相互辅助从而达到高效调频的协调控制策略,最后展望了需进一步重点研究的内容:储能技术参与风电场调频的协调控制,风电参与系统调频的经济性分析。     

大规模双馈风电机组参与调频的电网自适应低频减载策略

大规模风电参与惯性控制和一次调频会对电网频率特性产生显著影响,而现有的低频减载方法尚未考虑该影响,可能引起频率轨迹失真和负荷切除不合理问题。鉴于此,以双馈型风电机组为例,研究将风电虚拟惯性响应时变特性参数和一次调频响应系统模型融入低频减载过程的方法,提出了改进低频减载策略和负荷切除决策模型。首先,通过求解含风电虚拟惯性响应的电网等效惯量(具有时变特性)、检测频率变化率,计算低频减载首轮起动时刻的实时功率缺额。然后,定量表征风电一次调频及负荷调节效应先抵消部分的实时功率缺额,剩余功率缺额则由自适应低频减载策略分批切除。最后,理论研究及算例分析结果表明,所提低频减载改进策略和模型能更客观地反映电网频率特性,负荷切除量明显更小,体现了大规模风电参与调频对低频减载的有益影响。     

双馈风电机组一次调频技术研究

双馈感应风机是目前大规模应用的主流风机,对于有大规模双馈风电接入的电网,其频率控制能力尤其值得关注。较全面地总结了国内外双馈风机一次频率控制技术,归纳出双馈风机一次频率控制设计的三种策略：转子动能控制、备用功率控制和联合控制。在此基础上,利用PSCAD/EMTDC平台对相关控制策略的调频特性进行了仿真验证和比较,结果表明,模糊联合控制具有很好的一次调频控制效果。     

一种基于双馈风机锁相环动态响应的风-火协同调频策略

针对风电机组参与系统频率调整与传统同步机电源相互配合的问题,通过合理设置双馈风电机组锁相环控制参数使其具有与传统同步机电源相似的惯量响应能力,进而分析风电机组惯量响应与同步机一次调频之间的相互影响,在此基础上提出风电机组主导的风-火协同调频控制策略。本策略的优点在于能减弱风电机组惯量响应过程中对于同步发电机组一次调频出力的抑制作用,加快同步发电机调频响应速率,进一步优化系统频率。最后在EMTDC/PSCAD中搭建时域仿真系统,验证了所提出理论分析的正确性与控制策略的有效性。     

基于分段频率变化率的风电机组一次调频控制策略

为了便于风电机组参与一次调频,提出了一种基于分段频率变化率(ROCOF)的风电机组一次调频自适应控制方法。将ROCOF分为3个区间,在ROCOF小和中两区间内采用变下垂综合惯性控制,在大区间采用改进短时功率增发控制。在改进短时功率增发控制中,设计了功率整形函数来调节风电机组功率增发量,从而适应不同的ROCOF值。采用含双馈风电机组的四机两区域模型验证所提策略的有效性,在不同扰动场景下,将基于ROCOF的自适应控制方法与自适应惯性控制方案进行比较,结果表明前者的调频性能优于后者。     

基于DFIG的变速恒频风力发电机组控制策略

在分析双馈异步发电机的运行特性及交流励磁电源双PWM变频器基础上,研究基于定子磁场旋转坐标系下的变速恒频风力发电机组电气控制部分的控制策略。同时基于MATLAB软件建立变速恒频双馈风力发电机组的仿真模型,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仿真研究。结果表明该控制策略合理,控制器设计有效。     

基于可变系数的风电机组一次调频策略

传统综合惯性控制因采用固定系数,不能根据风电机组自身运行状态改变参数参与系统调频.针对该问题,提出了基于可变系数的风电机组一次调频策略.推导分析了虚拟惯性系数和下垂系数,用单一下垂调频回路取代传统的双调频回路,同时引入虚拟惯性系数和下垂系数,设计了一个与频率变化率相关联的函数,进一步整定可变系数.仿真结果表明,所提策略能够根据风电机组运行状态调节自身的调频能力,提高机组调频的灵活性和可靠性.     

基于虚拟惯量和频率下垂控制的双馈风电机组一次调频策略

针对双馈风电机组(DFIGs)不具备调频控制能力的问题,设计DFIG一次调频控制策略,实现了DFIG参与电网一次调频。研究DFIG功率控制原理和频率响应过程,并考虑虚拟惯量、频率下垂控制对应的响应时间尺度不同,提出基于虚拟惯量和频率下垂控制的DFIG一次调频策略,增强了DFIG应对频率变化时的暂态和稳态功率调节能力。基于RT-LAB软件搭建了DFIG频率响应控制的半实物仿真平台,仿真与实测结果验证了该方法能够有效提高DFIG电网频率适应性。     

双馈异步发电系统低电压穿越特性研究综述

我国风电在实现跨越式发展的同时,也给电网稳定性带来了很大冲击,因此系统对于风机并网的要求越来越高,这其中最具挑战性的就是低电压穿越特性(LVRT)。首先介绍了双馈异步发电机的基本特点、低压穿越问题和我国电网规程对该特性的要求。最后详细分析了目前国内外主要的LVRT实现技术,并对不同的方案对比分析,指出Crowbar电路、基于励磁控制和附加设备的LVRT技术以及变桨距角调节系统应该配合使用,才能达到更好的控制目标。     

基于超级电容储能控制的双馈风电机组惯量与一次调频策略

双馈感应发电机在最大功率点跟踪控制下,发电机的输出功率难以响应电网频率波动,常规超速减载控制虽然可保留部分有功备用参与系统调频,但存在风电机组发电效益降低、转速调节范围减小及桨距角控制启动频繁等问题。为此,文中结合双馈感应发电机网侧变流器的控制特性,提出了基于超级电容储能控制的双馈风电机组惯量与一次调频策略。其中,虚拟惯量调节和一次频率调节都由超级电容控制实现,无须改变或增加风电机组额外附加控制,提高了单台风电机组的自稳性和抗扰性;根据实际超级电容模组的成本和充放电效率对储能单元容量进行优化配置。通过对比预留备用一次调频方案的经济性,表明所提方案具有较强的经济优势。最后,通过仿真实验表明其惯量支撑和一次频率调节能力及发电效益相较于常规一次频率控制具有明显提高。     

变速恒频双馈风电机组恒功率非线性控制

为了有效减少变速恒频双馈风电机组额定风速以上时的功率和转速波动,提出了一种同时考虑桨距角和双馈感应发电机转子励磁电压调节的新型恒功率控制策略。在分析风力机特性和双馈感应发电机基本电磁关系的基础上,建立了变速恒频双馈风电机组的非线性数学模型,并利用反馈线性化理论设计了非线性控制器。仿真结果表明,所提出的控制策略与现存的仅...     

风电机组一次调频特性研究

针对目前流行的风力发电机组(定速风电机组和变速风电机组)的一次调频特性进行比较分析,并与常规火力同步发电机组进行比较,从而更全面地分析风电机组的一次频率控制特性。基于以上分析,设计出变速风电机组(主要针对双馈风电机组)一次调频辅助频率控制器,从而提高了变速风电机组的频率控制能力。基于PSCAD/EMTDC平台搭建仿真系统模型,对常规火电机组、定速风电机组、以及变速风电机组的调频特性进行了仿真验证和比较,证明了所设计的变速风电机组一次调频辅助频率控制器的有效性。     

双馈异步风力发电机组功率调控能力研究

以变速恒频双馈异步风力发电机组为研究对象,在PSCAD/EMTDC仿真环境下实现了双馈异步风力发电机的电磁暂态仿真,在此模型的基础上,对双馈异步风力发电机组有功功率和无功功率调控能力进行了研究.通过追踪不同风速情况下的最大风能,保证最佳有功功率输出;跟踪不同风速情况下的无功功率极限变化,构建了面向风电场邻近电网动态无功最优补偿控制策略,从而充分发挥了双馈异步风电机组的灵活调控能力.