含飞轮储能单元的直驱永磁风力发电系统有功功率平滑控制

在分析传统直驱永磁风力发电系统运行特性和飞轮储能系统控制的基础上,研究并提出了适用于该发电系统的功率平滑控制策略,所提控制策略无需测量风速.建立了控制系统小信号模型,分析表明所提控制系统在小扰动条件下可保持稳定运行.对含飞轮储能单元的永磁同步风力发电机控制系统进行了仿真计算,仿真结果表明所提控制策略在保证最优风能捕获的前提下可实现良好的系统输出功率平滑控制.     

风力发电机电容缓冲双参数控制器储能策略

为改善由于风速波动而引起的风力发电机电能品质不佳的问题,该文利用能量缓冲和闭环反馈技术,结合电力分段线性方法,针对离网型风电系统提出一种电容缓冲双参数控制储能策略。在Matlab/Simulink中通过建模仿真,实现了恒流恒压充电、动态储能补偿和低风速下储能,验证了设计的正确性。由于该电源管理单元具有低风速储能的优点,所以该设计的双参数控制器风能利用率高,应用风速范围广,为以后的开发研究提供了有益参考。     

风能与光伏混合微电网的建模和仿真

建立包含直驱型风力发电机、单级式光伏发电系统和储能蓄电池的风能与光伏混合微电网模型.混合微电网在并网运行时,通过储能蓄电池平滑风能和光伏电源的输出功率波动,维持公共连接点(PCC)电压;在孤岛运行时,对蓄电池采用低压配电网P/V和O/f下垂控制策略,实现从并网运行到孤岛模式的切换.考虑实际风速和光照强度的变化,对风能与光伏混合微电网在并网和孤岛2种模式中的运行特性进行仿真分析,验证控制方式的可行性.     

风—水电联合运行系统的可行性研究

本文针对某小型模拟电网系统,讨论了风能发电配抽水储能方案,在最大化利用风电的条件下,建立了该方案的经济运行计算分析模型,经对该联合系统与普通风电系统的比较分析,验证了模拟方案和计算模型的正确性,同时证明了风电—抽水蓄能联合运行系统是最大化开发利用风能资源的有效途径,具有可观的经济效益和社会效益。     

基于等效风轮风速的风电机组功率曲线测试分析

风速测量是风力发电机组功率曲线测试的关键因素之一。随着风力发电机组的大型化,单一高度的测量风速无法准确地表示通过风轮扫掠区域内风能流量的风速。采用激光雷达测风仪,对大型风力发电机组风轮扫掠区域内多个高度段的风速进行测量,通过等效风轮风速公式计算得出等效风轮风速,得出更加客观真实的功率曲线测试,为风机设计、优化提供一定参考。     

双转子永磁同步风力发电系统的最大功率跟踪控制

为了加宽工作风速范围,在低风速时也能建压,提高风能利用率,介绍了一种新型的双转子永磁同步风力发电机,在分析了双转子永磁同步风力发电机的工作原理、数学模型的基础上,提出了一种适合低风速的双转子永磁同步风力发电系统的最大风能跟踪控制策略.仿真结果证明了控制策略的正确性,并且控制简单,运行可靠,具有一定的理论意义.     

大型水平轴风力机风能利用效率的估算探讨

由于水平轴风力发电机在运行时无法获得前方来流的速度,整机的风能效率和功率计算往往采用风轮后的风速来进行,因而在计算风轮的利用效率时产生很大的偏差。本文应用动量理论,通过对DEWIND-D8水平轴风力发电机风轮利用效率进行计算,获得了水平轴风力机风能利用的实际效率值和计算效率值偏差很大,同时指出了产生计算误差的理论原因。     

变速恒频风力发电机组功率控制器设计

建立了变速恒频风力发电机组的动态模型,提出了在低风速下最大风能追踪的控制方法,并设计了具有鲁棒性的控制器,从而实现在风速变化情况下,系统有功、无功功率解耦控制及最大风能捕获控制的运行.仿真结果验证了所设计控制器的有效性.     

分频风力发电系统最优功率输出控制

对变速变频(VSVF)运行的分频异步风力发电系统进行无风速检测的最优功率输出控制策略进行了研究.将转子磁链定向的矢量控制技术应用于异步风力发电机,通过控制异步风力发电机电磁转矩来调节风力发电机组的转子转速,控制风力机组的风能利用系数;在PSCAD/EMTDC中建立了分频异步风力发电系统的模型,计及了尾流效应:并对最优风能捕获和最优功率输出这2种控制策略进行对比分析.通过仿真算例进行了验证,结果表明,在自然风速波动的情况下,采用最优输出功率控制,可以有效地减小风力发电机组转轴机械应力以及输出功率的波动,提高输出功率的质量.     

小型双转子永磁同步风力发电系统的研究

提出了一种新型的双转子永磁同步风力发电机,有两个螺旋桨,一前一后,设计集风套桶,可以二次利用风能,降低建压风速,提高风能利用率.在分析了双转子永磁同步风力发电机的工作原理、数学模型和特性的基础上,提出了一种适合管道式双转子永磁同步风力发电系统的最大风能跟踪控制策略.仿真结果证明了控制策略的正确性,提高了系统风能利用率,具有一定的理论意义.     

基于风蓄协调的节能调度方法

为解决节能调度中风能接入造成运行成本增加和可靠性降低的问题,提出了一种基于风蓄协调系统的节能调度方法。通过引入多个整型优化变量与协调周期不平衡量约束,反映抽水蓄能机组发电、抽水、空闲等不同运行状态以及风电机组的出力波动特性,并采用混合整数规划方法求解。算例分析表明,该模型能克服风能的间歇性和波动性缺点,提高系统运行可靠性与风能利用率,降低整体运行成本,能提供抽水蓄能机组适应节能调度需求的新型调度方案,具有显著的经济效益与实用价值。     

基于中长期风电光伏预测的多能源电力系统合约电量分解模型

针对大量新能源参与的电力系统中长期运行,提出考虑电量分解与检修计划相互影响的含风光水能源的电力系统合约电量分解模型。以新能源消纳和检修经济性为目标,旨在合理分解电量的同时提高新能源在资源丰富时段的消纳率,并根据资源分布和各时段能源参与情况安排各类机组检修计划,从而保证机组检修的经济性。由于风光资源的不确定性,从数据挖掘角度出发,提出基于聚类方法的光伏电量预测方法和非参数核密度估计的风电电量预测方法,并以此作为含风光水能源电力系统合约电量分解的基础。最后,通过算例验证了所提模型在含风光水多种能源的电力系统电量分解及机组检修联合优化中的有效性。     

考虑风电不确定性的风蓄火联合优化经济调度研究

风电的间歇性、波动性和反调峰特性导致大量风能成为弃风,致使风电的经济效益和环保效益均受到影响。针对风电和抽水蓄能以及火电出力的不同特性,文中采用内外两层模型嵌套求解,即优先建立内层风蓄联合运行收益最大和风电入网波动最小的双目标模型,以决定抽水蓄能机组的抽水功率或发电功率,再在外层建立计及不同置信水平风电预测误差的风蓄火联合收益最大的目标模型。以抽水蓄能和风电合作运行来应对风电的不确定性,同时采用机会约束规划来处理模型中的随机变量。采用粒子群优化-遗传算法混合优化算法求解模型,并通过IEEE 30节点系统验证了该模型在增加系统经济效益的同时可以降低风电出力波动性。     

含风力-抽蓄发电的电力系统经济运行方式优化

为解决并网风电系统的调峰难题,减少弃风,增加电网消纳风电容量,采用抽水蓄能系统（pumped hydro system,PHS）储存弃风.从系统中各电源的特性出发,构建了含风力-抽蓄发电的电力系统数学模型,在满足系统需求和各类电源的技术特性下,以整个系统的运行成本最小为目标函数,采用实数编码的遗传算法进行仿真计算.结果表明：采用PHS不但能够减少弃风,而且在弃风时PHS获得的经济效益较没有弃风时获得的经济效益更好.综合各影响因素和评价指标的分析,得出了PHS在系统中的最优容量,对更好地利用风电及优化资源配置有一定指导意义.     

考虑峰谷电价的风电－抽水蓄能联合系统能量转化效益研究

建立了考虑峰谷电价的风电-抽水蓄能联合系统和能量转化效益的定量评估模型,研究了风蓄联合系统中抽水蓄能电站对风电移峰填谷的影响,仿真算例验证了所建立模型的有效性。结果表明：在峰谷电价政策下,风蓄联合系统可将低谷时段的廉价电能转化为高峰时段的珍贵电能,取得良好的经济效益;同时还能有效地平滑风电场输出功率,降低并网风电的波动性。     

基于多边收益的风光水能源联合运营策略

在未来新能源市场竞争环境下,综合收益将成为各市场主体运营的重要目标。基于多种能源协调运营、发电成本、上网电价及辅助服务收益,并计及电压偏差和频率稳定性,构建包含风电、光伏及抽水蓄能电站收益的多目标函数。以某区典型日负荷曲线为例,利用MATLAB对IEEE 57节点系统进行仿真,计算多能互补的辅助服务收益以及归一化稳定指标,验证了所提策略的有效性。     

Short term hydro–wind–thermal scheduling based on particle swarm optimization technique

Hydro–wind–thermal scheduling is one of the most important optimization problems in power system. An aim of the short term hydrothermal scheduling of power systems is to determine the optimal hydro, wind and thermal generations in order to meet the load demands over a scheduled horizon of time while satisfying the various constraints on the hydraulic, wind and thermal power system network. In this paper we present optimal hourly schedule of power generation in a hydro–wind–thermal power system applying PSO technique. The simulation results inform that the proposed PSO approach appears to be the powerful to minimize fuel cost and it has better solution quality and good convergence characteristics than other techniques.     

可再生能源高渗透率区域“网-源-储-荷”协调规划案例分析

为应对可再生能源快速发展,适应能源互联网的发展需求,以规划大规模接入可再生能源的金寨县为例,进行了“网-源-储-荷”协调规划研究。通过配置储能、水电调节以及主动负荷控制等,充分利用原有电网资源,实现可再生能源的就近接入与就地消纳;通过地区风光互补,并与大型火电及抽水蓄能电站进行协调运行优化,显著降低了各层级电力外送规模。     

风电场风速随机性及容量系数分析

针对国内风电场实测风速数据,利用三种分布模型拟合平均风速分布,结果说明Weibull分布是一种适合于描述平均风速分布的模型。针对不同的Weibull分布参数估计方法,提出了用风力发电机有功功率概率分布来检验参数估计效果的方法。同时也给出了一种求取风力发电机有功分布的方法。针对国内风电场实测风速数据,用Gumbel分布拟合极限风速分布,结果表明Gumbel分布适合描述极限风速的分布。通过用风速序列法和Webull法分别计算某风电场12个月容量系数结果表明在大风月份容量系数较大。通过对十台风力发电机容量系数的计算给出了风力发电机参数对容量系数的影响,得出的结论对于风电场风力发电机选型有一定指导意义。     

考虑调峰效益和电量效益的风蓄联合运行优化模型及算法

大规模具有随机性、波动性和反调峰特性的风电接入电力系统后,给电力系统的运行调度带来了很大的挑战。抽水蓄能电站具有快速启动带负荷、调峰能力强等良好的运行特性,让抽水蓄能电站配合风电出力将有利于降低风电并网对电力系统的影响,提高风电利用率及电力系统运行的技术经济性。以最大化风蓄联合运行的调峰效益及电量效益为目标建立了风蓄联合运行优化模型,并研究了求解所建立的多目标优化模型的启发式算法。通过算例验证了所建模型及方法的有效性及实用性。