基于VSC-HVDC的双馈式变速恒频风电机组启动及并网控制

启动控制是双馈式变速恒频风机可靠并网运行的基础,同时柔性直流输电技术作为最具技术经济性的风电场并网方式,其工程应用日益广泛。该文分析了双馈式变速恒频风机的柔性直流并网控制,提出一种基于定子磁链定向和转子电流闭环控制的双馈式风机启动控制,以抑制并网过程中的冲击电流。为实现风电场稳态运行,设计风场侧模块化多电平换流器无源电压跟随控制器,使其在风机并网过程中呈现理想电压源特性;该控制策略无需检测风电场物理量,只在换流器本地即可实现。在PSCAD/EMTDC环境下进行49电平柔性直流风电并网仿真分析,并进行了现场试验,仿真和试验结果验证了所提出的风电场经柔性直流启动及并网控制策略的正确性。

变速恒频风电机组系统方案比较

首先叙述了变速恒频运行的双馈、直驱和半直驱风电机组的特点,然后根据美国国家可再生能源实验室的报告,以年发电量、运行和维护成本、度电成本(COE)等指标,对1.5MW不同类型的风电机组进行量化比较。其结果表明:双馈风电机组使用标准组件,重量轻,成本最低,年发电量较低;直驱式风电机组成本最高,但维护成本低;半直驱风电机组价格不是很高,维护成本和COE低,年发电量高,是一种很有竞争力的机型,应用前景广泛。

含变速恒频风电机组并网后的配电网无功优化

目前对广泛采用的变速恒频风电机组并网后的配电网无功优化问题还少见有研究。分析了变速恒频风电机组有功功率特性,建立了含变速恒频风电机组的配电网无功优化模型,并分析了风速变化对风电机组输出有功功率的影响。采用二进制粒子群优化算法对配电网中有载调压变压器和并联电容器组等无功控制变量进行优化,通过算例分析验证了该方法的有效性。

含变速恒频风电机组的电网运行特性仿真

为了研究含变速恒频风机组的电网在不同条件下的运行特性,通过Simulink模块来搭建风力发电机组各部件系统的仿真模型,并将搭建的风力发电机模型与电网模型进行并网运行仿真。研究了不同风速下风力发电机组并网对电网的影响,以及不同故障下风力发电机对电网运行稳定性的影响。研究结果表明:当风力发电机组在高风速和低风速下运行时,风力发电机组输出的无功功率、有功功率都远小于在额定风速下的,从而造成功率缺额;故障后对电力系统稳定性影响程度最大的是三相短路故障,其次是发生两相相间短路故障,影响程度最小的是发生单相接地短路故障。

船舶变速恒频风电机组电压的鲁棒性控制

船舶变速恒频风电机组电压的鲁棒性,需要控制在一定数据浮动区间内,传统控制方法的鲁棒性控制较弱,为此提出船舶变速恒频风电机组电压的鲁棒性控制方法。构建电压鲁棒性控制数学模型,使用双PWM协调控制策略,将变速恒频风电机组电压区分为动态电压以及稳态电压。利用传递函数计算电压的鲁棒性区间,完成稳态电压下鲁棒性控制;使用多态原则计算动态电压下鲁棒性区间,实现动态电压鲁棒性控制。实验数据表明,设计的船舶变速恒频风电机组电压的鲁棒性控制方法比传统电压鲁棒性控制方法的控制精度高一个数据集,并且具备极高的有效性。

自主品牌的“兆瓦级变速恒频风电机组”成功并网发电

由沈阳工业大学研制的863计划课题“兆瓦级变速恒频风电机组”于2005年7月23日在辽宁省仙人岛风电场吊装成功，并于31日凌晨0时55分一次成功并网发电，试运行期间，累计发电1000kW·h。该机组是我国自主设计的第一台具有完全自主知识产权的兆瓦级变速恒频风电机组。其叶片、齿轮箱、发电机、主控系统等主要部件全部由国内设计、生产和制造，国产化率达到85％以上。机组额定输出功率1000kW·h，风轮直径60．62m，总高度91．76m，机组总质量138t。机组还将进行安全性能考核、设计功能考核和参数指标考核3个阶段试运行，最终完成2000h运行考核。

基于PSCAD的变速恒频风力发电机组动态模型构建及应用分析

为了实现对风力发电机组状态的动态化监测,提高风电机组整体运行的安全性与高效性,基于PSCAD技术提出了一种变速恒频风力发电机组动态模型的构建方法与应用策略。根据变速恒频风力发电机组的基础构成,分析变速恒频风力发电机组的运行特征,引入PSCAD技术,构建变速恒频风力发电机组的机侧变流器、风力机组控制系统的动态模型。结果显示,对于随机的1组变速恒频风力发电机历史运行数据,在电机转速不断变化的条件下,构建模型输出的发电机定子电压波形与电网电压A相的波形基本一致,保证了定子输出频率不变,符合变速恒频的核心特征,具有可行性与精准性,为风力发电机组的综合调控奠定了可靠的基础。

基于可变下垂线的变速风电机组参与微网频率调节控制

随着风电在电网中所占比例的提高,当电网频率变化过大时希望风电机组改变输出功率参与电网频率调节,改善频率的动态特性。为了应用电力系统中广泛采用的有功功率–频率下垂控制策略,依据风电机组输出功率和微网频率为风电机组参与频率调节构筑下垂线,当风速变化引起风电机组输出功率变化时下垂线随之改变。微网频率在正常范围内波动时风电机组采用常规最大功率点跟踪或者限功率模式运行,频率变化过大时风电机组切换至频率支撑控制模式,频率支撑期间风电机组输出功率目标值基于构筑的下垂线根据微网频率计算求得,频率支撑结束后,通过逐渐改变风电机组输出功率使机组恢复至频率支撑前的正常运行模式。采用HAWC2和MATLAB/Simulink搭建包含变速风电机组的集成仿真模型,仿真结果对所提出控制策略的有效性进行验证,并且对执行提出的控制策略对风电机组结构载荷的影响进行分析。

变速恒频风力发电机组控制系统仿真

本文在变速恒频风力发电机组数学模型的基础上,将定子电压定向矢量控制应用到发电机的控制中,讨论了变速恒频风力发电机组的控制策略。利用MATLAB/Simu link软件对控制系统建模仿真,证明控制策略的正确性。

变速恒频风力发电机组建模与仿真

建立了变速恒频风力发电机组的简化数学模型;以该数学模型为基础,应用MATLAB软件搭建了用于研究变速恒频风电机组并网特性的数字仿真工具,以风速发生阶跃变化及风速发生不规则扰动为例,仿真结果表明了所建模型的正确性及变速恒频双馈电机具有良好的动态特性。

基于减载功率跟踪曲线切换的风电机组调频策略

变速恒频风电机组通过变流器并网后,机组转速不再与系统频率发生耦合,导致系统总的转动惯量不断下降,严重威胁到了电力系统频率稳定性。根据频率发生变化时减载后的功率跟踪曲线比例系数的变化,提出了一种基于减载功率跟踪曲线切换的风电机组调频策略,并对各风速区间减载控制的具体过程进行了详细的分析,根据给定减载指令和减载策略的不同,对风速区间进行划分,各风速区间采用不同的减载策略(低风速的超速点采用二分法,中风速采用变参考功率的思想,高风速采用牛顿法求解附加桨距角或给定减载功率)。仿真结果表明,所提调频控制策略在保证自身稳定运行的同时,能够提高电力系统的频率稳定性。

基于Matlab的变速恒频双馈风力发电场最大安装容量的确定

以变速恒频风电机组为主要研究对象,建立了双馈发电机的数学模型;介绍了风电场最大安装容量的计算方法。利用Matlab/Simulink建立了风电仿真系统的模型,论述了仿真的方法和过程;以IEEE-9节点系统为例,把风电场加入该系统,针对风电仿真系统模型,从静态和动态两方面综合进行考虑,计算并确定了其风电机组的最大安装容量。

大型风电机组仿真及试验系统Ⅱ．建模和仿真

建立了包括异步感应式发电机、双馈感应式发电机和永磁同步发电机在内的主流风电机组数学模型,针对不同的机组类型提出了相应的风力机模型和变频器控制策略。以建立的数学模型为基础,确立了接入无穷大系统的风电场模型,模拟风力机风速变化情况,对各个风机模型在风速扰动下的响应特性进行了仿真分析研究,并将仿真波形进行了简单的比较。仿真结果验证了模型的正确性,3种主流风力发电机模型的建立为大型风电机组仿真及试验系统提供了研究基础。

根据运行数据获取风电机组风速－功率曲线的方法研究

本文介绍了变速恒频风电机组的基本运行机理，并采用统计学的方法分析了风电场SCADA中风电机组的实测运行数据，在分析结果的基础上重新建立了适用于风电机组仿真分析的风速-功率特性曲线。验证计算结果证明根据实测运行数据建立的风速-功率特性曲线更接近于风电机组实际的运行情况，在变速恒频风电机组仿真分析的建立过程中，采用新风速功率特性曲线能显著提高分析的精确性。

大规模风电场接入对内蒙古电网安全稳定的影响

以内蒙古电网2009年度运行方式计算数据为基础,根据内蒙古风电机组的实际情况,采用单馈异步恒速风机和双馈变速恒频2种风电机组模型进行仿真计算,对约4 500 MW风电机组投入电网运行的潮流电压和暂态稳定特性进行分析。根据分析结论,提出大规模风电场接入内蒙古电网对系统网架结构、无功补偿的要求,并对传统规划阶段的风电接入技术原则进行了探讨,其计算结论可用于指导大规模风电场在内蒙古电网的调度运行和规划设计。

三种风力发电机组的建模与仿真

建立了包括异步感应式发电机、双馈感应式发电机和永磁同步发电机在内的3种不同的风电机组数学模型,针对不同的机组类型提出了相应的风力机模型和变频器控制策略。以建立的数学模型为基础确立了接入无穷大系统的风电场模型。模拟风力机风速变化情况,对各个风机模型在风速扰动下的响应特性进行了仿真分析研究,并将仿真波形进行了简单的比较。结果验证了所建模型的正确性,并且表明变速恒频发电机组与异步发电机比较而言具有更好的动态特性。

日益壮大的风电装备制造业

在风电机组整机产业快速发展的带动,以及风电装备国产化率政策的引导下,风电零部件制造业日益壮大,生产供应体系日益健全。自20世纪90年代我国发展大型风电以来,我国主要依靠原传统工业企业和中外合资企业逐步形成了一批主要零部件制造企业。前一类企业包括齿轮箱(南高齿、重齿)和发电机(北车电机、兰州电机)等制造企业,他们大都是国内从事该类产品研发生产的国有大型重工业企业,凭借其原有的生产和科研基础,逐步探索开发风电零部件产品。后一类企业主要是叶片制造企业(如中航惠腾)。近年来。

国华呼伦贝尔新右旗风电场母线电压分析

大型风电场并入电网,特别是并入孤立运行的小电网会给电网带来电压调整难的问题。本文分析了电压调整困难的原因,提出用改变风电机组运行功率因数的方法改善系统电压调整难的问题,并通过计算进行了验证说明。建议该风电场在后续工程的设计规划中,对风电场并网引起的电压调整问题应进行充分的考虑和论证。