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.     

上池下库循环,绿水青山常在——抽水蓄能技术应用与发展

 电力系统需要配置大容量的储能装置,补偿功率变化,适应新能源的大规模发展。更重要的是,近年来电力负荷率较低、负荷波动较大,需要对负荷进行调整。在电力系统中配置适当规模的抽水蓄能,是解决当前风电等新能源大规模发展对电网安全稳定影响问题的最佳选择。分析了抽水蓄能技术的基本原理和特性,阐述了抽水蓄能技术发展的新趋势。介绍了可变速抽水蓄能技术,探讨了双馈方式和全功率方式的整体结构,并提出了在不同模式下的控制策略,分析了新型特殊抽水蓄能电站的构成、技术挑战和解决方案。     

双馈式抽水蓄能机组功率调节仿真与控制

为了研究双馈式抽水蓄能机组在电网功率调节中的作用,该文建立了抽水蓄能电站水-机-电耦合的水力过渡过程计算模型,并基于定子电压定向矢量控制策略,建立了双馈感应电机(DFIM)功率控制系统,对300 MW双馈式可变速抽水蓄能机组并无穷大电网运行时功率调节过程进行了研究,与采用电励磁同步电机的常规定速机组进行了比较。仿真结果表明:可变速机组双馈感应电机可以通过调节励磁电流直接对定子有功功率进行调节,定子有功功率可以快速跟随功率指令的变化;而定速机组电机输出功率为水泵水轮机的机械功率,依靠导叶开度对流量进行调节来实现功率控制,由于引水、尾水管道较长,流量变化需要较长时间,导致定速机组输出功率调节所需时间较长。     

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...     

基于机组出力变化量与最大调节速率关系的自动发电控制指令优化调度

随着新能源并网容量的增加,电网的调频波动现象加剧,为加快消除电网频率偏差,本文提出一种基于机组出力变化量与最大调节速率关系的AGC指令优化调度方法。首先,基于机组的实发功率历史数据,采用分段线性表示方法自动查找具有连续增、减变化趋势的数据段,计算每个数据段的出力变化量和对应的调节速率形成数据样本集合,从集合中筛选出可以描绘机组出力变化量与调节速率关系的样本点,由多项式拟合得到机组出力变化量与最大调节速率之间的关系式；然后,以负荷调节时间最小化为目标,考虑机组出力变化范围及机组不同出力变化量下对应调节速率的约束条件,得到电网AGC指令的优化分配结果；最后,通过仿真和工业案例验证所提方法的有效性,也验证了机组在频率波动时能够快速响应,有效降低频率偏差。     

基于鲁棒控制的光伏并网系统中抽水蓄能参与电网调频控制策略

抽水蓄能作为技术发展较为成熟的储能型式,主要参与系统的调峰、调频、调相等运行。本文针对抽水蓄能电站参与含大规模光伏电力系统中的调频运行进行研究,同时兼顾了火力发电的经济性与系统偏差调节速率,建立以综合考虑最大限度发挥抽水蓄能电站调节能力以及快速实现区域控制偏差为目标函数,以库容上下限、机组出力上下限等为约束条件的决策模型。同时提出将鲁棒控制应用于抽水蓄能参与电网调频的应用控制中,建立了火电-抽蓄联合调节的发电控制系统模型。最后,以以IEEE39节点系统为例,通过matlab仿真验证了本文提出的模型的有效性及可行性。     

超同步串级调速系统

超同步串级调速系统是利用晶闸管组成的交交变频器或交直交变频器为绕线式异步电动机转子回路提供一个外电源电压，按运行要求分别对此电源电压幅值、频率及相位进行调节，即可调节电动机转速，改变电动机运行状态，提高定子边的功率团数。     

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。     

涌流抑制器在抽水蓄能电站的应用研究

抽水蓄能电站可将电网负荷低时的多余电能,转变为电网高峰时期的高价值电能,还适于调频、调相,稳定电力系统的频率和电压,且宜为事故备用。由于抽水蓄能机组作为水泵工况运行时,变压器空载合闸时会因电压骤增而引起数值客观的励磁涌流,可能导致变压器继电保护的误动。本文主要阐述抽水蓄能机组采用SID-SYL型涌流抑制器,解决变压器空载合闸时引起励磁涌流的难题,保证抽水蓄能机组安全运行。     

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.     

液压能量调节型风力发电机组储能发电的恒频控制

为了消除风能波动性和间歇性对电网平稳运行的冲击影响,实现风轮捕获能量的储存与调节,将储能系统引入到液压型风力发电机组的泵控马达闭式液压系统中,利用AMESim软件建立了无风时独立依靠储能系统储存液压能驱动马达旋转的数学模型.针对这种新型液压风力机液压系统的组成和工作原理,提出了一种恒压差+恒转速的双闭环马达恒转速控制策略以保证储能发电时发电机始终工作在同步转速.对比分析了在恒压差单闭环与恒压差+恒转速双闭环控制作用下系统各变量的响应曲线和变化趋势.仿真结果表明所设计的双闭环马达恒转速控制策略可以使马达转速稳定在1 500 r/min,满足储能单独发电时对输出电能频率的要求.     

考虑储能调频死区与荷电状态的一次调频策略

为更好改善电网频率特性,发挥储能电池辅助调频作用及快速响应优势,提出考虑储能调频死区和荷电状态(State of Charge,SOC)的电网一次调频自适应控制策略。基于对电网幅频特性的分析,设置储能调频死区小于传统机组调频死区,使储能先于传统机组快速响应负荷扰动,有效平抑频率波动。通过分析虚拟惯性控制在一次调频过程中的出力特点,提出正反向虚拟惯性控制,使储能在整个调频过程中出力方向始终与频率恢复方向一致,降低频率恶化速度,促进频率恢复。在此基础上,提出储能电池综合控制方法：在传统机组调频死区内,储能采用下垂控制;传统机组参与调频后,储能采用下垂与正反向虚拟惯性相结合的控制方式,并根据频率偏差和SOC实时调整二者的控制系数及出力比重,有效避免电池过充过放。最后在MATLAB/Simulink平台搭建含储能的区域电网一次调频模型,在不同工况下仿真验证了所提策略的有效性。     

基于储能与氢气发生器的光伏并网功率控制

考虑光伏发电具有间歇性,用蓄电池储能系统和氢气发生器来调节并网功率,以提高光伏并网运行的稳定性.在光伏发电系统中安装一个高纯度氢氧发生器来产生氢气.用PSCAD/EMTDC对具有储能单元的光伏发电系统进行了建模和仿真.结果表明:在光照强度变化的情况下,采用四象限变流器控制的蓄电池储能系统能够快速平滑光伏发电系统输出的有功功率的波动.     

具有有功功率自备用能力的光伏系统虚拟同步控制研究

虚拟同步机技术以模拟传统同步发电机组机电暂态特性的控制方式,使光伏并网逆变器具有同步机组的惯量、阻尼、频率和电压调整等运行外特性.然而传统光伏虚拟同步技术需要依靠外加储能系统,才能实现虚拟同步动态响应,这将大幅增加光伏并网系统的建设成本.针对此问题,提出一种降功率虚拟同步控制策略,利用光伏出力的非线性特点,通过适当降低...     

变速恒频双馈风力发电机组的空载并网技术

为了实现大容量风电机组的无冲击软并网,基于电网电压定向矢量控制原理,针对变速恒频双馈风力发电机组的运行特点,通过选取合适的切换函数,抑制外部扰动引起的电网电压波动,提出一种基于转子电流参考值的双积分变结构控制策略。该控制方法动态响应快,对电网电压波动及电机参数变化具有较强的鲁棒性,并可避免基于定子磁链定向矢量控制方法中定子磁链检测不准确给电网造成的冲击。仿真结果表明,该方法是有效的。     

由光伏直接供电的电动汽车无线充电系统控制策略

为提升光伏发电的就地消纳能力,弥补电动汽车有线充电存在的弊端,通过提出一种含电动汽车无线充电的直流微网拓扑结构,研究了由光伏直接向电动汽车供电的控制方法。该拓扑以光伏发电系统为基础,新增了以蓄电池、超级电容器组成的混合储能模块,光伏系统在为充电站自身负荷供电的同时,向电动汽车供电,对系统中各部分进行优化并提出相应控制策略。Simulink仿真与实验结果表明:混合储能模块可有效平抑光伏输出功率的波动;磁耦合谐振式无线电能传输方式可提高电动汽车充电效果;在保证电动汽车稳定充电的基础上促进了光伏消纳。验证了所提拓扑的可行性与控制策略的有效性。     

基于改进自抗扰控制的微电网混合储能控制策略

储能系统在微电网保证电力系统运行稳定运行中起到了关键的作用.因可再生能源发电具有许多不确定因素,从而引发的随机性以及波动性对微电网并网运行产生恶劣的影响.针对以上问题,为提高微电网并网的电能质量,减小直流(direct current,DC)母线电压的波动和冲击,提出一种由超级电容与蓄电池组成的改进自抗扰控制(acti...     

储能辅助电网参与调频的控制策略研究

目的 研究储能电站在风光发电情况下保持电力系统稳态的调节原理与方法,并在此基础上设计了一种虚拟同步发电机三级模型用有源支持控制方式辅助火电机组维持电网频率稳定的主动支撑控制策略。方法 利用储能电池快速响应的特性,建立储能系统,对储能换流器的控制进行改进,在传统的控制架构的基础上改进为在电压中加入虚拟阻抗的外环调节器和基于准PR控制器的电流内环控制,深入分析控制策略的原理和同步发电机的对应关系。结果 随着新能源渗透率越来越高,在储能电站并网参与频率调节的情况下,频率波动的次数变少。结论 控制方法可以给新能源发电系统带来一定的惯性和阻尼,从而增强了系统的稳定性,并且证明了储能电站参与电网调频的必要性和可实施性,为储能电站的分布和储能电池的容量配置提供了一定的实际的参考意义。