风电场内多机组输出功率微小波动控制仿真

针对风电场出力的随机性与间歇性,其多机组输出功率的波动不具有规律性,可预见性难度较大,不利于风力发电厂供电的稳定性。为此提出风电场多机组输出功率微小波动控制方法。利用风速模型、风轮模型和传动系统模型,研究风电场多机组动力学,明确机组结构和各模块间的关联性。通过多机组功率变化方程描述功率波动,引入推力系数预测机组输出功率。采用模糊控制算法确定比例与量化因子,确立模糊语言集合,建立模糊控制规则,将平衡指标与功率饱和指标作为首层控制器的输入量,计算功率修正系数,实现功率微小波动控制。实验结果表明,在风速和负载实时变化情况下,储能系统和负载侧功率之和与机组输出功率具有一致性,说明研究方法能够保证风电场多机组输出功率的平稳性。

考虑出力相关性的海上风电接入系统固定成本分摊方法

在海上风电规模化开发、集群化并网的背景下,如何回收海上风电接入系统的输电成本,公平合理地向各风电场分摊已成为目前海上风电行业亟待解决的问题。针对该问题,提出了一种考虑风电出力相关性的海上风电接入系统固定成本分摊方法。首先,利用藤Copula函数构建多个海上风电场的出力相关性模型,同时假定系统负荷需求模型服从正态分布,发电机服从0-1概率分布;然后,结合蒙特卡洛抽样和顺流概率潮流追踪法计算各海上风电场接入系统的固定成本分摊费用;最后,通过算例仿真分析,验证了所提方法的合理性和有效性。

基于Copula理论的计及输入随机变量相关性的概率潮流计算

考虑不确定性因素和相关性因素对准确全面评估电力系统潮流运行特性具有重要意义。引入Copula理论构建具有相关性输入随机变量的概率分布模型;对于边缘分布不服从常见分布函数的输入随机变量,提出了一种根据实测离散数据构建其经验累积分布函数和逆函数的方法;并将Copula理论与蒙特卡罗仿真法相结合,提出了一种可灵活处理输入随机变量相关性的概率潮流计算方法。以实际风电出力为例,对由Copula理论所构建的具有相关性输入随机变量概率分布模型的准确性进行了评估,并在加入风电后的IEEE 57节点系统上分析了所提概率潮流计算方法的有效性。仿真结果验证了所提方法的有效性和准确性。

基于输入随机变量离散数据的概率潮流计算方法

基于实测离散数据,对风电场的出力特性进行了研究,对比分析了传统风电场出力建模方法的准确性。针对现有基于拉丁超立方采样的蒙特卡罗仿真法要求已知输入随机变量的累积分布函数这一情况,提出了一种基于输入随机变量离散数据的概率潮流计算方法。以基于简单随机采样的蒙特卡罗仿真法计算结果为基准,在加入风电后的IEEE 57节点系统上对所提方法的有效性进行了验证。仿真结果表明:所提方法是有效的,该方法具有计算速度快、精度高和稳健性好的优点,具有较好的工程实用价值。

尾流效应对风电场功率输出的影响分析

大规模风电并网背景下,需要研究风电场功率输出特性。在风电场功率建模中引入了尾流模型,分别考虑了地形、风速风向以及风电机组布置等因素对风电场区域内风速分布的影响,定义了风电场功率影响因子,定量分析了尾流效应对风电场功率输出的影响情况。典型风电场下的仿真分析可为风电场建设选址以及区域风能评估提供参考。

基于天气分类的风电场群总体出力特性分析

分析风电场群总体出力特性有助于缓解大规模风电接入后的系统调峰压力,提高风电接纳水平。研究了在不同天气类型下,风电场群总体出力的特性规律。基于气象再分析数据,利用主成分分析和层次聚类法,对影响风电场群地理区域的天气类型进行分类,识别出若干种典型的天气类型。然后结合实际风电出力数据,对不同天气类型下的风电总体出力的波动性和平滑效应进行分析,揭示了天气类型与总体出力特性之间的内在联系。以蒙西电网6个风电场为研究对象,分类得到影响上述风电场的8种典型的天气系统,并对这8种天气类型下风电场群总体出力的特性进行研究。最后基于IEEE 24节点系统分析了在不同天气类型下,风电场群总体出力接入后对系统调峰能力的影响,并根据分析结果对电网调度提出了建议。

限风情况下风电场群有功分层协调控制策略

针对风电发展与电网建设、负荷分布不匹配产生的弃风限电问题,结合国内风电大规模、远距离集中并网的特点,提出一种适用于限风情况下的风电场群有功分配分层调控策略,包括子场层调控策略和机组层调控策略。采用加权移动平均法对风电功率进行超短期预测,基于多目标函数模型及遗传算法对子场层和机组层分配有功出力任务。以东北某实际风电场群为算例,研究表明,该调控策略能实现风电场和机组有功出力任务的优化分配,可提高电网消纳风电水平、降低线路有功损耗。

考虑多风电场出力相关性的风电容量可信度评估方法

风电容量可信度是衡量风力发电对电力系统可靠性贡献的重要指标,准确快速地计算风电场可信容量是含风电系统规划的基础。处于同一风区空间位置临近风电场出力具有相关性,采用Copula函数描述空间相邻风电场之间的出力相关关系,构建多风电场出力的联合概率分布模型。在此基础上提出出力相关的多风电场容量可信度评估方法,并采用截弦法计算得到风电场的容量可信度。以加入风电的IEEE RTS-96系统为例,仿真结果验证了所提方法的正确性和有效性。

出力受限风电场群有功分配多目标优化策略

受风电发展与电网建设、负荷分布不协调等因素影响,弃风限电问题日益严峻。文章提出一种适用于因限风导致出力受限的风电场群有功分配多目标优化策略,该策略采用二次移动平均法对风电功率进行超短期预测,以风电场群实际有功出力与出力限值的差额最小以及输送线路损耗最小为目标,同时考虑风电场输出功率约束、低预测功率约束、避免机组频繁启停约束条件,基于改进遗传算法对各风电场群分配有功出力任务。以东北某实际风电场群为例,对所提出策略的可行性进行了验证。

计入风速与风电机组故障相关性的风电场可靠性建模及其应用

同一区域的多个风电场接入系统时,风电场出力受到风速和风机故障的不确定性和相关性的影响。传统的风电场可靠性建模方法对这些因素的考虑不够全面、对风速和风机故障之间的相关性处理过于简单,为此该文提出一种能同时计入风速和风机故障的不确定性和相关性的风电场建模方法,该方法对风速和风机故障间的相关关系无需作简化处理。基于所建立的风电场模型,采用相关抽样技术模拟风电场出力,克服了传统风电场出力模拟方法所依据的风电场状态模型或风电场出力相关关系不够准确的不足。算例分析验证了风电场建模方法和风电场出力模拟方法的正确性,并表明风速相关性和风机故障对系统可靠性的影响程度与系统输电充裕度、风电场接入地点有关。

基于致动线方法的风力机组风场布置优化

基于致动线方法,利用OpenFOAM对5种不同间距串列布置的具有3台5 MW风力机的风场进行了模拟.通过调整风力机组间的位置,对比不同风场布置时的总输出功率,并结合轮毂高度处流场分布及尾迹速度轮廓线,分析尾迹对风场下游风力机的影响.结果表明:串列布置时,处于尾迹中的风力机功率下降可达82.72%;改变风场中风力机组相对位置可使风场布置得到优化,虽个别风力机性能有所下降,但风场总输出功率最大可提高11.8%.

并网风电出力平稳控制方法综述

风电以其清洁无污染、环境友好、技术成熟等优势,成为电力系统发展的热点。为有效利用风能,大规模风电场必须实现并网运行,但风电输出功率具有波动性和随机性,会对接入电网的稳定性和电能质量等方面造成不利影响,制约了风电的快速发展。针对如何改善风电出力波动对接入电网影响问题,分析了风电接入对电网的影响,对现有风电场出力的平稳控制方法进行了总结,提出了有待进一步研究的方向。研究结果表明;风电场装设无功补偿装置、采用储能技术或者和其他分布式电源组成微电网,可有效平稳风电出力的波动,改善对接入电网的影响。

基于线性回归的风电功率预测误差修正方法

风电功率预测精度的好坏直接关系到发电计划的合理制定和风电功率的优先调度。为提高风电功率的预测精度,文中利用模式输出统计方法对风电功率的预测误差进行分析,根据模式输出统计方法可自动修正数值预报偏差特点,提出了基于线性回归的风电输出功率预测误差修正方法。基于实际风电场历史数据的研究表明,该方法数学原理简单、适用性强,可有效改善风电功率的预测精度,具有很好的工程实用价值。

大型并网风电场储能容量优化方案

为减少大型并网风电场输出功率不稳定给系统频率造成的较大影响,在Matlab平台中仿真了风电机组输出功率随风速变化的规律,以风电机组输出功率特性函数和风电场风速概率分布函数为基础,提出了一种计算大型风电系统长时间稳定输出所需储能容量的方法,并用实际风电场数据验证了该方法的有效性,以期为风电场设计提供决策参考。

考虑尾流效应的风电场可靠性模型研究

考虑风电场的风况条件及风机排布阵列、风机强迫停运率、风电机组之间的尾流效应和风电机组输出功率特性曲线,建立了风电基地发电可靠性模型。据此,对东北地区某一风电场的风速和有功出力进行了仿真研究,结果表明,风电场可靠性评估考虑尾流效应,有利于进一步准确研究风电场可靠性模型的应用以及风电场对电力系统可靠性的影响。

风能特性对风电场电能输出预测研究

风电场输出特性取决于输入风能的大小,并与能量的输出紧密相关。大规模风电场可能由数百台风机组成,占地面积相当巨大,这时风场内各风机所处的状态也会有所不同,受到风特性、风速传播过程中的时滞以及尾流效应等的影响,以双馈异步发电机风场出发,在matlab/simmlink仿真平台上,建立了20台单机容量为750kw所组成的风电场并网模型。对不同风能特性作用下风电场的整体输出特性进行了比较分析。得出的结果表明,不同风速分量作用在风电机组上,幅值相同的渐变风、随机风、阵风分别作用于风电场,对有功功率输出的影响分别为最大、最小、振荡最剧烈。尾流效应降低了下游风机的有功输出能力进而降低了风电场整体输出有功功率的能力。风速的时滞会使输出功率平滑。在对风电场并入大电网的检测中,应将风能特性的影响考虑在内,以提高电能预测的准确性。

基于DFIG机组转子动能的风电场有功功率优化分配方法

由于风速的波动性,风电场需要找出一种控制方法以稳定其有功功率输出。在分析了现行的控制策略对风电场有功波动的抑制能力的基础上,根据双馈风电机组的运行特性,提出主动控制风机转子转速和桨距角的方式进行有功功率分配,进而达到平稳风电场有功出力的目的。控制策略以优化整个风电场的转子中储存的总动能的方法提高风电场有功功率的输出稳定性,并利用粒子群算法求解该优化问题。通过仿真,验证了该有功功率分配策略可以平抑风电场有功功率波动,提高风电场的有功输出稳定性。

不同位置子群风电场主导因素变化对次同步谐振特性影响程度比较

为了说明不同位置的子群风电场变化同样的参数范围对整个大型风电场的次同步特性的影响程度不同。以华北地区某大型风电场双馈风机串补系统为研究背景,采用3台风机来等效实际中处于不同位置的3个子风电场群,建立了整个系统的线性化模型,利用参与因子确定了系统中的次同步谐振模态。着重比较了各子风电场群中转速、输出功率、风机台数以及线路参数等主导因素变化对整个系统次同步谐振特性的影响。结果表明:离汇流母线电气距越近的子风电场,变化同样的参数范围,对系统的稳定性影响越大。子风电场群中投入的风机数量对于次同步谐振特性的影响与风机的转速有关,呈非线性关系。各个子风电场群与汇流变电站之间的输电线路阻抗增大时,系统的稳定性增强,系统的谐振频率增大。

热稳定性对近海风电场影响研究

通过某近海风电场热稳定性研究,比较得出适合近海风电场的热稳定性判断方法,并研究不同热稳定性下风电机组输出功率特性,分析粗糙度和热稳定性对风电场影响关系,修正Jensen的尾流损耗系数。结果显示:热稳定性随时间变化,对海上风电场风能影响较大,不同热稳定性条件下风力发电机组输出功率变化规律不同,修正后的尾流模型计算结果与实际值接近。

限出力条件下风电场集群有功功率优化分配方法

受电网建设与风电场建设不协调、外送通道输送能力不足等因素影响,风电场弃风问题日益严峻,且短期内无法得到有效解决。结合中国大规模风电基地开发建设特点,建立了一种基于超短期功率预测的限出力条件下的风电场集群有功功率优化分配方法。该方法将限出力条件下的风电场集群有功出力最大化、线损最小化作为目标函数,将系统安全、风电场输出功率、风电机组频繁启停、低预测功率作为约束条件,并计及了联络线上有功功率损耗以及超短期有功功率预测误差的影响。以中国西北地区某风电场集群进行的算例分析验证了方法的有效性和可行性。