考虑尾流效应的风电场建模以及随机潮流计算

采用变量变换法拟合了风速频率的三参数weibull分布函数,在风能分布的Jensen和Lissaman模型的基础上,结合风速的频率分布模型与风力发电机组的单机稳态模型,建立了大型并网运行风电场的综合模型.该模型同时考虑了尾流效应和风电场地形因素对不同位置风机风速的影响,得到了考虑以上因素时风电场的输出功率.在此基础上,应用蒙特卡罗法对风电场接入系统进行了随机潮流计算.最后,以40机的风电场为例建立了风电场模型,将此模型引入到IEEE14系统中,通过随机潮流计算得到系统节点电压的概率分布以及风电场输出功率的概率分布,分析了风电场并网运行对系统各节点电压的影响,从而为减小风电接入系统的电压波动提供参考.     

含风电场并考虑风速随机性的电力系统电压控制区域划分

提出了一种含风电场并考虑风速随机性的电力系统电压控制区域划分方法．根据风速的威布尔分布,推导出风力机的平均机械功率．考虑风力发电机滑差为状态量、风力发电机平均机械功率与电磁功率平衡,建立含风电场的潮流方程．基于系统的雅可比矩阵中有功和无功对电压幅值偏导数的子矩阵之和进行电压控制区域划分．采用最小特征值的方法计算节点的参与因子,从而判断出电压容易失稳的区域．最后以新英格兰10机39节点为例进行仿真,证明了本文方法的有效性和可行性．     

考虑风力发电的系统无功优化模型和算法

针对风力发电需要吸收电网大量无功而影响电网无功分布和电压稳定的问题，研究了含风电场的系统无功优化，给出了风电场在恒功率因数运行情况下其并网点处无功补偿容量的计算方法．在满足风电场无功补偿的前提下，建立了以全网的有功网损最小为目标函数的无功优化模型，并用遗传算法求得最优解．将风电场接人IEEE-30节点系统进行仿真计算，验证了该方法和程序的有效性和实用性．     

考虑风电接入的配电网无功优化

文章针对风电接入配电网时考虑电压稳定性的无功优化进行研究。利用多场景技术对风电机的出力进行建模,在计及负荷波动的情况下,对配电网采用蒙特卡洛方法进行随机潮流计算,求得节点电压、风电机无功出力等变量的期望与标准差;然后利用连续潮流与全概率公式计算多场景下风机接入的电压稳定裕度期望。在此基础上利用遗传算法对配电网进行无功补偿优化投切,IEEE33系统的计算结果表明该方法可以改善配电网无功分布,提高电压水平,降低配电网运行的风险。最后分析了节点参与因子对风电机选址的影响,数值分析的结果表明将风电机安装在负荷节点参与因子较大的地方可以进一步降低配电网运行的风险,使得系统各个节点电压分布更加均匀,同时能够给系统运行留出更多裕量。     

并网风电场动态无功补偿方案仿真研究

以异步风力发电机组为研究对象,针对目前并联电容器组的无功补偿方式所显现出来的弊端,采用动态无功补偿改善并网风电场无功特性。在风速渐变和电网短路故障的情况下,分别采用静止无功补偿和静止同步补偿进行无功补偿,并以Matlab/Simulink环境为平台,搭建风电场模型、动态无功补偿和风速模型。仿真结果表明,虽然两者均可向风电场提供无功功率补偿以稳定并网风电场电压,但是静止同步补偿器能更快地使系统电压和有功功率接近故障前的稳定运行状态,需要无功补偿容量少,更适合用于并网风电场的动态无功补偿。     

基于MATLAB及PSASP的风电场并网潮流改进算法

风电场并网潮流计算一般将风电场当作PQ节点或PV节点,其有功出力一般被设定为所有风机额定有功出力之和。通过建立风力发电机及风电场稳态模型,考虑风电场出力与并网点电压之间的相互作用,提出了风电场并网潮流的新算法,并基于MATLAB及PSASP平台编制了风电场并网潮流计算程序。结合算例验证,新算法准确性得到了提高,且收敛性较好,从而实现了对风电场并网潮流算法的改进,具有很高的实用性。     

考虑无功资源价值的无功实时定价

提出无功资源技术价值和无功资源经济价值的概念 ,并从无功资源技术价值的角度提出基于潮流计算的无功资源价值评价方法 ,该方法直接反映了无功出力与系统电压变化的关系 .考虑无功资源价值的影响 ,以发电机有功无功成本最小为目标函数 ,运用最优潮流方法进行了无功定价研究 .以IEEE14节点系统进行实例计算 ,与不考虑无功资源价值情况比较 ,这种定价在总成本、网路损耗、有功电价基本不变的情况下 ,可以使系统无功电价升幅在 38 1%以上 ,促使无功在电力市场环境下达到就地补偿 ,让市场成员积极维护系统安全     

风电场运行特性仿真分析

以双馈异步风力发电机组为研究对象,根据其数学模型,建立了反映双馈异步风力发电机机电特性的仿真模型;根据空气动力学原理,建立了风力机及风速仿真模型.在MATLAB/Simulink软件平台上,搭建一个实际的双馈异步风力发电机并网风电场的系统仿真模型.仿真分析了在风速扰动、电网短路故障作用下风电场的运行特性.仿真结果表明:双馈风力发电机组可以很好地对风速波动做出跟踪响应且无明显振荡;在电网短路情况下,双馈型异步风力发电机组具有一定的低电压穿越性能;相比有载调压方式,风电场采用静止无功补偿模式具有明显的优越性.     

调整双馈风力发电机无功功率的风电场并网点电压控制

由于风能的波动、负载的变化、线路故障等原因,使得风电场并网点的电压经常发生波动.电压的波动会影响发电机的功率解耦性能,尤其是电压跌落过大可能造成风电场发电机的大面积脱网及当地电网电压崩溃,因此稳定风电场并网点的电压是风电场安全运行的一个基本要求.针对此问题,提出一种同时利用网侧变流器和定子侧无功进行电压控制的改进方案.该方案在低电压故障期间,机侧变流器控制转换为无功优先,在机组允许条件下,通过调整注入转子无功电流的比例系数实现向电网注入最大的无功功率.对典型网络结构风电场的仿真分析结果验证了改进方案同有功优先方案和仅转换为无功优先的方案相比具有明显的优越性.     

两种计算静态电压稳定裕度方法的比较

对计算静态电压稳定裕度的连续潮流法和最优潮流法进行比较和分析.针对两种方法求得的静态电压稳定裕度存在差异性的问题,在定义两种方法识别电压稳定临界点类型的等价性基础上,指出它们之间存在差异的原因在于描述潮流的方程不一致.在计算稳定裕度的最优潮流新模型中,引入描述发电机无功出力与其机端电压的互补约束条件,并采用与连续潮流法相同的发电机有功增长方向.分别对IEEE 9节点、IEEE 39节点和某省级748节点系统进行静态电压稳定裕度计算,结果表明由新的最优潮流模型获得的稳定裕度和分岔点类型均与由连续潮流模型获得的一致.     

含流域梯级水电的水火风联合低碳调度模型

针对大规模风电并网导致的电力系统运行风险和水电、风电出力的互补特性,提出一种计及风电出力不确定性的含流域梯级水电的水火风联合低碳调度模型。采用高斯混合模型-吉布斯采样法生成融入不同时间尺度关联特性的风电出力动态场景集。综合考虑水头、流量多重因素及多种复杂运行约束的影响,建立流域梯级水电站群耦合模型。在此基础上,构建以基准风电场景下机组发电、排放成本和风电动态场景下机组调整成本为整体优化目标的两阶段随机规划调度模型。以改进的IEEE-24节点系统为例进行仿真分析,验证了所提模型的有效性,从而为大规模水火风互补发电系统的联合优化调度提供了参考。     

Special report on relationship between wind farms and power grids

The installed capacity of a.large scale wind power plant will be up to a number of hundreds MW, and the wind power is transmitted to load centers through long distance transmission lines with 220 kV, 500 kV, or 750 kV. Therefore, it is necessary not only considering the power transmission line between a wind power plant and the first con- nection node of the power network, but also the power network among the group of those wind power plants in a wind power base, the integration network from the base to the existed grids, as well as the distribution and consumption of the wind power generation by loads. Meanwhile, the impact of wind power stochastic fluctuation on power systems must be studied. In recent years, wind power prediction technology has been studied by the utilities and wind power plants. As a matter of fact, some European countries have used this prediction technology as a tool in national power dispatch centers and wind power companies.     

考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制方法

为了应对风电随机波动导致的送端电网潮流大规模变化、换流母线电压扰动，进一步导致换流站离散设备额外动作，提出考虑风电随机性的交直流系统协调二级电压控制方法：首先通过定义功率相对偏差来描述风电波动程度，筛选出二级电压控制中不能忽略风电功率波动的特征时段；然后采用k-means聚类方法得到特征时段风电出力的典型场景；最后利用概率场景法来表示风电的随机性，借助机会约束法解决不确定性优化问题。基于修改的IEEE39节点算例系统进行仿真并验证所提方法的有效性。     

风力发电系统的建模和仿真

概述了风力发电系统的建模和仿真方法,分析比较了它们的优缺点;介绍了多领域统一建模新方法,此方法为风电系统的性能仿真提供了有效工具,基于Modelica的工具软件,可以为风电系统的性能仿真提供统一的工具,让不同领域的仿真分析基于统一的模型,实现不同领域模型的无缝集成。     

含风电微电网负荷预测建模及其仿真

风具有随机间歇性特性,在并网条件下参与电网负荷预测,其风速和风向的间歇性会对电网产生很大冲击,严重影响电力系统的稳定性.结合微电网的特点和风电运行特性,搭建微电网的基本负荷模型和风电模型,并采用MATLAB/Simulink建立负荷预测仿真模型.仿真结果表明,含风电微电网不仅能够抵御消化风电并网的影响,还能够有效降低电网的负荷曲线的峰谷差.含风电微电网参与电网的负荷预测能够有效地提高电力系统的供电可靠性.     

风电机组的开放移动控制结构和主控系统设计

针对风电机组点对点封闭结构和随机非线性问题,提出了风电机组的开放移动控制结构和功率曲线LUT线性化方法。在风电机组的线性化转矩和变桨开放移动控制结构框架里,采用PLCopen移动控制系统设计标准设计风电机组主控系统。基于PLCopen标准的风机主控系统设计方法明确了风机转矩和变桨控制器的设计依据和开发标准,对风电机组的主控系统设计和风机整机控制系统集成有指导意义。     

基于ARIMA模型的风电场短期风速预测

目前,风力发电的并网规模越来越大,但是鉴于风力发电特有的间歇性和随机性的特点,难免会对电力系统的稳定运行和电能质量造成巨大影响,也就限制了风电的发展速度与规模。对风力发电场的风速进行中、长、短期的预测可以在一定程度上有效的解决该问题,依据风速序列的自相关性以及时序性,本文提出了一种基于时间序列分析的风电场短期风速预测ARIMA模型,重点讨论了建模的过程、模型的识别、模型的定阶和模型参数的估计。最后结合风电场实际,对比于持续法预测给出了相应的预测结果和误差分析,验证了所提出的ARIMA模型用于风电场风速预测的可行性。     

考虑风电出力相关性的输电网规划

在风电大规模并网的背景下,考虑风功率不确定性以及多个风电场随机输出功率之间的关联特性成为电网规划中必须考虑的关键因素。本文采用Copula理论研究了邻近风电场随机出力间的关联特性,并通过蒙特卡洛模拟技术对大规模风电接入后的直流概率潮流特性进行了分析,在此基础上,构造了基于逐步倒推法的输电网规划模型。以我国西北两座实际风电场的历史出力数据为样本,对基于Copula理论构建的风电随机出力相关性模型进行了准确性评估,并将其接入Garver 6节点系统,构建了仿真算例,验证了本文所提模型及算法的可行性。仿真结果表明,输电网规划中考虑风电出力相关性具有重要意义。     

基于有限元关键节点的大叶杨枝条运动的模拟

为了真实模拟阔叶树在风中运动情况,本文重点研究了大叶杨枝条受风场作用,因为枝条是运动的主体。在文中首先提出了关键节点的方法处理枝条,然后对节点段进行有限元建模和受力分析,给出并简化了梁元刚度矩阵。利用节点位移数据库,真实模拟枝条在风场中的运动姿态。     

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。