风电场无功电压控制研究

目的研究双馈感应发电机的无功发生极限,采用一种风场控制策略实现接入点电压达到控制的目标值,以实现风场内的协调控制.方法双馈感应风机机组作为主要无功源,以双馈风机风电系统的功率关系为基础,把并网点电压调节作为目标同时考虑到各机组机端电压的协调控制策略.按照机端电压近似相等的原则来整定各台机组的无功出力,针对所采用的策略应用PSAT仿真软件搭建风场模型并进行了仿真.结果优先控制风电机组进行无功功率调节,降低风电功率波动,仿真结果验证了策略的正确性和有效性.结论充分发挥双馈风机作为风电场的元素组成部分的调压能力,提高风电机组对系统正常电压波动的适应性,并且减少了无功补偿设备的无功输出,实现了快速调节.     

柔性直流系统中变速抽蓄机组与风电的协调控制策略研究

柔性直流输电逐渐成为当前输送新能源最具优势的输电方式之一,同时也对电力系统的稳定运行提出了更高的要求.为了解决柔直系统中新能源固有的波动性带来并网冲击的问题,考虑接入变速抽蓄机组平抑风电出力波动,保证柔性直流输电送出功率的稳定性.为此,本文首先介绍了变速抽水蓄能机组的基本原理;其次构建了风电机组、变速抽蓄机组与柔性直流联合系统的模型,并提出了利用变速抽水蓄能机组平抑风电波动的协调控制策略,最后,对变速抽蓄机组的响应能力及其与风电系统的协调控制能力进行了仿真分析.结果表明变速抽蓄机组具有较高的灵活性和可靠性,是保障电网安全、稳定运行的可靠工具,也验证了本文所提协调控制策略的有效性.     

计及旋转备用的电动汽车与风电/火电协调优化调度

文章首先引入带位置和尺度参数的t分布建立了风电预测误差曲线,在此基础上提出计及旋转备用的风电电动汽车协调策略,该策略能实现系统的削峰填谷和为风电预测误差提供补偿。在电网侧引入弃风惩罚和失负荷惩罚,建立了以系统运行总成本最小为目标的风电电动汽车火电经济优化模型,并给出了模型的求解方法。最后通过5机组系统进行仿真分析,结果表明电动汽车可以为风电波动提供备用,从而减轻了系统对火电机组的调节需求,减小了弃风量和失负荷量,达到经济性最优。     

基于发电机组最大调节速率的电网负荷指令调度优化

随着新能源发电的大规模并网,电网平稳运行受到日益严峻的挑战,为充分利用火电等功率可调机组的自动发电控制(automatic generation control,AGC)功能,加快对电网负荷指令的调整,抑制新能源发电波动带来的电网功率偏差,提出一种基于机组最大调节速率的电网负荷指令优化调度方法.首先,对机组实发功率历史数据分段线性表示获得机组调节速率样本,基于调节速率样本分布估计机组最大调节速率,其中采用贝叶斯估计判断样本分布的稳定性;然后,以最短调节时间为目标建立负荷指令调度线性规划模型,求解确定了按机组最大调节速率进行电网负荷调度的策略;最后,通过工业和仿真案例,并与传统负荷分配方法对比,验证了所述方法的有效性.     

基于时间序列分段的风电机组调节速率估计

在大规模新能源快速发展和应用的背景下,电网频率波动加剧,而且高比例的可再生能源发电机组挤占常规调频机组,导致系统调频能力不足,迫切需要新能源机组参与电网快速频率控制。而与传统火电、水电机组相比,风电机组具有更强的调频能力。为评估风电机组的调节能力,提出一种基于时间序列分段的风电机组调节速率估计方法。首先,基于风电机组的实发功率历史数据,利用分段线性表示方法对风电机组实发功率时间序列进行趋势提取;然后,根据分段趋势自动寻找机组实发功率调节动态段,计算风电机组的调节速率指标。最后,通过仿真和工业案例,并与现有方法进行对比,验证了所提方法的可行性和有效性。     

基于“两个细则”考核下的水电机组一次调频与AGC协调控制策略分析

针对水电机组一次调频与AGC协调控制策略影响其调频性能,而电站没有从监控系统和调速器协调控制的角度来综合考虑一次调频与AGC功能实现等问题,文中结合省内水电机组一次调频和AGC运行实际,基于"两个细则"要求分析了一次调频与AGC协调控制策略现状,并分别讨论了水电机组调速器在开度模式下和功率模式下一次调频与AGC协调控制策略,最后提出了优化水电机组一次调频和AGC协调控制的建议。     

含风电并网系统鲁棒区间优化调度

随着风电渗透率的不断增大,风电功率的不确定性对电力系统的安全稳定运行带来了极大的挑战。为应对风电功率的不确定性,增强电力系统的大规模风电消纳能力,建立了含风电并网系统鲁棒区间优化调度模型。求解该模型得到风电场的最大允许输出功率区间及常规机组的最优经济调度计划。通过引入风电场最大允许输出功率区间作为控制目标,可有效降低弃风量、减少常规机组输出功率调节频次。在IEEE-RTS系统中进行仿真,仿真结果表明该模型所得系统调度策略的鲁棒性及安全性最优。最后以省级电网实际数据进行实例分析,验证了所提模型及方法的有效性。     

基于多目标遗传算法的火电机组负荷频率控制方法

常规的负荷频率控制方法以频率协调为主,调频信号指令受到阶跃响应的影响,存在一定的频率偏差,阻碍火电机组频率控制效果。因此,设计了基于多目标遗传算法的火电机组负荷频率控制方法。提取火电机组负荷一次调频特征,将高出允许合理范围的火电机组负荷频率进行调整,增加或减小机组功率,使其达到新的负荷平衡。基于多目标遗传构建火电机组负荷频率控制模型,以机组发电损失与经济投入作为约束条件,优化汽轮机输出功率阶跃响应速度,从而控制火电机组负荷频率。协调机组负荷频率控制分配因子,将火电机组的前馈变负荷速率进行调节,在不影响机组负荷变化率的基础上,修正负荷频率偏差。采用对比实验,验证了方法的控制效果更佳,能够应用于实际生活中。     

考虑风电接纳风险的鲁棒实时调度方法

高比例风电接入电网后,风电有功功率的不确定性给电力系统调度决策带来了新挑战,增加了系统运行经济性与风险性之间的矛盾。针对此问题,本文提出了一种考虑风电接纳风险的鲁棒实时调度方法,首先从运行风险性角度,基于风电出力概率特性,利用金融领域中的条件系统风险（Conditional System Risk, CSR）指标,表征风电接纳风险,然后从运行经济性角度考虑,考虑了实时调度中的发电量自动控制（Automatic Generation Control,AGC）机组运行和备用成本以及风电消纳效益,表征系统运行成本,最后依据风险性指标和经济性指标,综合利用鲁棒优化和随机优化方法,构建考虑风电接纳风险的鲁棒实时调度优化模型,获取AGC机组运行基点及备用容量、风电可接纳范围,从而实现在最大程度保证系统风险难以发生的同时,提高系统运行经济性,提高风电消纳水平。通过对IEEE30节点测试系统的计算和分析验证了本文所提方法的有效性。     

提高电厂机组协调控制品质策略探讨

在煤质大幅度变化后,协调控制系统调节品质不理想;另外,机组经过长时间的运行,风门、调门等调节特性也不可避免地有所改变。为了进一步提高机组AGC的调节品质,使机组的协调控制系统性能满足机组煤质大幅度变化后大幅度负荷变化的要求,重新整定了汽机、锅炉主控回路的前馈反馈控制参数及风量回路的控制参数,使协调控制系统的控制品质得到了许多提高。     

海上风电经混合直流并网的控制策略

海上风电经混合高压直流输电系统并网,能有效融合传统高压直流及柔性直流输电系统的优点,具有广泛应用前景.分析整个系统的拓扑结构、推导相关数学模型,提出改进的协调控制策略.在PSCAD/EMTDC软件中构建相应模型,分析风速波动条件下风电场的风速跟踪性能、逆变侧故障状态下采用不同控制策略时系统的暂态特性.仿真结果表明:风电场输出的有功功率、无功功率能随风速的波动而变化,系统具有良好的风速跟踪能力;改进的控制策略能有效提升系统直流电压的稳定性、抑制有功功率的波动、降低故障带来的冲击、加快恢复系统的稳定状态,适用于海上风电并网.     

大规模风电并网对电网的影响及解决措施

指出了风资源的不确定性直接影响风电功率的稳定性,分析了传统风电机组通过电力电子装置与电网相连的矛盾,其谐波导致电力系统谐振,波形畸变,增加输电损耗,危及电力系统的稳定运行;同时,传统风电机组系统支持能力有限,配置无功补偿装置,增加了系统成本,参与一次调频还有难度;而且,风电变流器复杂的结构是机组故障率较高的部件,从而降低了风电机组的可靠性.为解决上述问题,提出了以较低成本、高可靠性、较强的电网适应性为目标的各种新型风电机组技术,以满足风电大规模接入电网的友好性.     

风力机与储能系统协调控制降低风电波动

风电高度依赖于风速,由于风速变化很大,因此会给电力系统带来严重的稳定性问题。为减小ESS( Energy Storage System) 的成本和风电功率波动,提出了一种浆距角与ESS 协调控制的方法,根据转速的大小,进行浆距角控制和ESS 控制,在减小电网测风电波动的同时,能降低ESS 的容量。在Matlab /Simulink 环境下,搭建了风电系统模型,仿真结果表明,与传统ESS 控制相比,功率波动下降了5． 6%,ESS 容量降低了50%,证明了该控制策略在降低功率波动方面的有效性。     

风速波动时基于UKF-DFNN的变桨距控制

针对风速大于额定风速时风速波动引起风电机组的功率波动及变桨距系统频繁启停的问题,提出基于无迹卡尔曼滤波(unscented Kalman filter,简称UKF)与动态模糊神经网络(dynamic fuzzy neural network,简称DFNN)相结合的变桨距控制策略.为了消除传统变桨距控制中风速作为输入信号时产生的时延,将风电机组转速及输出功率作为反馈输入量.利用UKF对反馈输入量进行实时滤波处理,且将滤波后的数据用DFNN动态调整其权重,得到精确的桨距角指令值.采用Matlab/Simulink构建仿真模型,将UKF-DFNN控制与模糊PID、径向基函数(radial basis function,简称RBF)神经网络控制进行对比分析.仿真结果表明:所提策略能提高风速波动时系统的鲁棒性、抑制桨距角的波动范围、输出稳定的功率.     

考虑风电不确定性的自适应MPC负荷频率控制方法

对风电不确定性引起的电力系统负荷频率控制变化问题展开研究.首先,对双馈风机(DFIG)虚拟惯性控制特征进行分析,构建风电参与的自动发电控制(AGC)系统模型;其次,讨论系统等效惯性时间常数H与风速变化的关联关系,描述风电不确定性对自动发电控制系统参数的影响;最后,进行自适应模型预测控制策略的设计,保证在风电输出不确定的情况下,控制器能够针对系统参数变化进行自适应调整,以保证最优的负荷频率控制效果.仿真结果表明:当风速变化而导致系统参数发生改变时,所提方法能够有效抑制高风速带来的等效惯性时间常数下降对频率控制的不利影响,并且具有更好的负荷频率控制能力.     

海上浮式风电机组变桨距自抗扰控制策略研究

为有效抑制由随机风、浪载荷引起的海上浮式风电机组发电功率波动,提出了变桨距线性自抗扰控制(LADRC)策略。综合考虑气动力、水动力、结构弹性和变桨距控制等影响因素,建立5 MW级海上浮式风电机组气弹水控耦合系统动力学模型,基于恒转矩控制目标设计变桨距线性自抗扰控制器,分别采用带宽整定法和BP神经网络整定法对控制器参数进行整定,对比分析变桨距线性自抗扰控制对发电功率波动的抑制效果。研究结果表明:采用带宽整定和BP神经网络整定的变桨距线性自抗扰控制可以有效地改善海上浮式风电机组变桨距灵敏度,抑制发电功率波动。     

考虑广域源-荷协调的分布式鲁棒优化调度

对源荷双侧存在的不确定性进行精细化建模,可提升广域源荷协调调度结果的有效性。分别以风电功率和分时电价为不确定变量,利用历史数据构建基于Wasserstein距离的概率分布模糊集来表征风电功率和分时电价的不确定性,并根据各类民用负荷特性建立分时电价引导下广域分布的民用负荷需求响应不确定模型。建立基于Wasserstein距离的广域源-荷协调双层分布式鲁棒优化调度模型,优化求解得到火电机组、风电场和各类广域民用负荷的调度计划。最后通过算例仿真验证所提方法可有效挖掘广域民用负荷调峰潜力,降低系统运行成本,提高风电消纳能力,平衡调度计划的经济性和鲁棒性。     

双馈风力发电机的一次调频控制

风电机组并网冲击导致系统惯性降低,双馈风机发电机可通过对励磁电流的控制改变电机转速,从而利用转子动能调节功率支撑,减小对电网的扰动.针对变速风电机组的综合调频问题,通过对风力发电机一次调频特性的分析,结合矢量控制调功、附加功率惯性控制和PI变桨控制技术,实现了双馈风机一次调频组合控制,基于Matlab搭建了双馈风机发电系统仿真模型,仿真结果显示所采用的组合控制方案能对系统提供功率支撑,提高了系统频率稳定性.     

考虑尾流效应的分频海上风电系统有功功率控制策略

为保证分频海上风电系统在每个分配周期内功率指令的准确、可靠响应，该文分析了尾流效应对风电机组有功调节能力和功率指令响应持续性的影响，提出了一种基于有功功率闭环的优化分配策略。在优化过程中引入尾流模型和闭环反馈控制。SimWindFarm仿真结果显示，该文闭环控制方法和传统比例分配方法的结果比较：通过在优化模型中引入尾流模型，能够更准确地计算各台机组的有功调节能力，保证功率指令分配的合理性；设计了基于有功功率闭环的反馈控制器，能够及时地对机组出现的功率跌落做出调整，提高了分频海上风电系统功率指令响应的可靠性；能够更好地适应湍流风速变化场景，保证分频海上风电系统出力满足电网调度需求。     

水电站AGC中负荷调节策略的研究

在水电站 AGC中采用了一种新的负荷调节策略 .AGC的负荷设定值直接下达给调速器 ,避免了脉冲设定方式的不足 ;采用过渡分配方案 ,避免了大负荷调节时出现电站出力缺额和小负荷波动时机组频繁调节 .实际应用验证了算法的有效性 .