适用于风-光-火耦合系统运行控制的状态感知及预测技术

为了解决将可再生能源与火电集成耦合为一个发电主体后,耦合系统与现有电网调度体系不兼容的问题,提出了适用于风-光-火耦合系统运行控制的状态感知及预测技术。首先,针对耦合系统的运行特性,从“状态感知数据获取—运行状态评价指标建立—运行状态划分”3个步骤提出运行状态的实时感知方法,实现了耦合系统运行状态的准确感知。然后,提出耦合系统整体出力预测方法,为电网调度提供功率控制指令的决策信息。针对耦合系统内部多电源的协同控制,提出多电源可行运行域建模方法,实现了耦合系统整体运行状态的预测。基于东北某地区实际算例及运行数据的仿真结果表明,所提方法能够有效实现风-光-火耦合系统的运行状态感知及预测,有助于提升耦合系统的整体运行控制性能并使其更好地融入实际电网的调度体系。

基于运行状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制

双馈风机机械与电气解耦,使得接入电网总有效转动惯量降低,增加电网频率调节压力。分析了双馈风机通过虚拟同步发电机控制实现对系统频率响应技术,研究了双馈风机在调频过程中在不同运行工况下能量变化评估方法,提出基于机组状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制。在理论研究基础上进行时域仿真,结果表明,基于运行状态评估的双馈风机自适应虚拟同步发电机控制在不同出力水平下可以对系统频率提供有效支撑,提高系统频率稳定性,同时调频过程中保证机组运行稳定。

基于阻抗模型闭环极点的双馈风电系统次同步振荡稳定性分析

近年来,电网的运行中发生了多起由风电并网引发的新型次同步振荡事故,其机理和振荡的影响因素错综复杂。基于频域阻抗模型的阻抗分析法是研究该问题的有效方法,基于考虑电力电子变换器和锁相环动态过程的双馈风电机组阻抗模型,提出了适用于系统次同步振荡稳定性分析的闭环极点稳定性判据,与目前广泛使用的等效电路阻尼稳定性判据进行对比。并将所提判据与灵敏度分析相结合,建立了闭环极点相对灵敏度,研究了关键参数对于系统次同步振荡特性的影响。最后通过时域仿真验证了所提判据与灵敏度在系统次同步振荡分析中的有效性与准确性。

基于极点配置的新能源并网附加阻尼控制策略

大量新能源经电力电子装备接入电网改变了电力系统的阻尼特性,导致同步发电机低频振荡问题凸显,对系统安全稳定运行构成威胁。虚拟同步发电机作为一种新型的变流器控制技术,有必要对新能源基于该技术接入系统的阻尼特性进行深入分析。首先,建立虚拟同步发电机控制器的数学模型与同步发电机模型。其次,以新能源并入单机无穷大系统为研究对象,基于小信号分析法分析该策略与同步发电机的运行特性耦合机理。最后,提出一种新能源并网的附加阻尼控制策略,并基于电力系统极点配置法,设计附加阻尼控制器以改善系统阻尼特性并抑制系统低频振荡,仿真结果验证了理论分析的正确性。

考虑预测误差的风电有功功率控制策略

针对风力发电功率预测误差可能导致功率控制无法满足控制目标的问题,基于不同新能源电站功率预测误差和置信区间的差异,提出一种风电场有功功率优化控制策略。该策略利用历史数据评估风电功率预测误差分布和置信区间,引入置信区间约束建立风电有功优化模型实现有功分配,实现具有不对称误差分布的各风电场之间的预测误差互补。结合对国内某省风电基地实际数据设计仿真算例,验证了所提策略的合理性和有效性,结果表明:所提方法能够有效改善风电有功功率控制性能,仿真算例中的控制偏差可减小约10%,有助于降低风电有功控制缺额的风险。

基于等效惯量辨识的光伏调频控制优化策略

大量光伏装置并网运行会造成系统频率响应性能下降,而系统时变惯量的辨识有助于光伏装置参与调频参数的设置。鉴于此,通过辨识等效惯量和阻尼,给出了一种光伏调频控制参数优化策略。首先,在建立光伏并网系统等效模型的基础上,利用预报误差法(prediction error method,PEM)进行系统等效惯量和阻尼的辨识;然后,进一步建立光伏并网系统频率响应的状态空间预测模型,对光伏调频控制的一次调频系数和虚拟惯量系数进行参数优化,保证系统等效惯量和阻尼满足系统调频要求;最后,运用Matlab/Simulink搭建三机九节点标准系统仿真模型。仿真结果表明:提出的光伏调频控制优化策略可有效改善光伏并网系统的频率特性并提高光伏调频的灵活性,使频率最低点与频率最大变化率较传统一次调频提高0.1 Hz,减小约50%。

基于阻抗频域灵敏度的双馈风电机组次同步振荡抑制措施

随着风力发电技术的快速发展以及风电出力占比的持续增加,电力系统中出现了一种由风电机组与线路相互作用产生的新型次同步振荡现象。风电引发的次同步振荡不同于传统的次同步振荡,电力电子变换器参与了振荡的形成,其机理及抑制措施有待进一步的研究。针对双馈风电机组接入含串补电容系统引发的次同步振荡问题进行研究,首先建立了双馈风电系统的频域阻抗模型,然后引入阻抗频域灵敏度这一概念,分析了双馈风电机组控制参数对于系统次同步振荡的影响程度,并根据灵敏度分析结果提出了次同步振荡的抑制措施,最后通过时域仿真验证了所提抑制措施的有效性。