基于转子动能控制的双馈风电机组频率控制改进方案

针对传统转子动能控制的转速恢复过程对频率响应的不利影响,提出了一种基于转子动能控制的双馈风电机组频率控制改进方案。该方案通过引入恒定附加功率,使双馈风电机组在释放转子动能后稳定运行在较低转速,待系统频率恢复稳定后再进行转速恢复,从而达到改善频率响应特性的目的。基于MATLAB/Simulink搭建了含双馈风电机组的四机两区域仿真模型,并对所提方案进行了仿真验证。仿真结果表明,相比于传统的转子动能控制方法,所提出的改进方案能有效改善转速恢复对频率响应的不利影响,提升风电机组参与系统调频的效果。

基于转子动能控制的DFIG调频能力分析与调频方案

电力系统中风电渗透率不断提高,弃风现象却越来越严重,风电缺乏火电和水电的调峰调频能力是制约风电利用效率的主要原因之一。在此背景下,首先分析风机矢量控制和转子动能控制策略原理、转子动能控制策略的作用过程;并基于风机运行区域和转子动能控制适用范围的分析,提出一种与DFIG调频控制能力相适应的调频方案。该方案能够根据风机运行状况,合理控制DFIG参与系统调频。同时根据风速调整控制参数,能够在不增加额外投资的条件下有效地发挥风电的调频能力,避免了风机过度调频带来的危害,提高了风电运行的效益。仿真表明该方案能够充分发挥DFIG自身的调频能力。

基于转子动能控制和蓄电池储能系统共同作用的风电调频策略

大量风机采用电力电子变流器的方式并网,使得风机与系统解耦,不具有像同步机一样的调频能力。采用转子动能控制增加系统的惯性,控制转速释放转子中的旋转动能为电网频率提供动态支持。同时引入响应速度快、规模灵活、能量密度大的蓄电池储能系统,弥补转子动能控制的不足。利用蓄电池储能系统快速吐纳能量的能力,抑制频率波动,减小系统的稳态频率偏差,提高动态频率响应能力。最后,基于DIgSILENT/PowerFactory平台对该控制策略进行了仿真研究,验证了该策略的合理性和有效性。

基于转子动能释放的风电并网系统非线性频率控制策略研究

近年来风电在电力系统中的渗透率不断提高,导致电力系统惯量降低,电网的频率稳定面临巨大挑战。针对上述问题,该文提出基于转子动能释放的风电并网系统非线性频率控制策略。首先,选择风机功率参考曲线的修正系数作为控制信号,并根据风电机组参与电网频率调节的数学模型建立仿射非线性系统;其次,基于部分线性化最优控制原理将系统变换为一个二阶Brunovsky标准型,求得非线性控制律,从而避免近似线性化产生的问题;最后,引入转子速度函数以及转速恢复函数,避免风机转速的过度下降并完成风机转速的恢复,且不需要控制环节的切换。通过MATLAB/SIMULINK搭建含风电系统进行仿真验证,结果表明,转子动能非线性策略较其他策略在释放更少动能的情况下取得了更优的调频效果,提高了电网的频率稳定性。

基于转子动能调节的风电输出功率平滑控制策略比较与改进

湍流风况下,基于传统最大功率点跟踪模式控制的风电机组输出功率剧烈波动,会对电能质量及电网稳定造成负面影响,而通过调节风电机组转子惯性动能可平滑快速波动的输出功率。文中从风电机组转子惯性动能控制的关键参数功率参考值出发,通过建立系统传递函数,比较现有文献中提出的两种转子动能控制方法,即一阶滤波法和二阶滤波法,分析功率平滑控制的机理。在此基础上,提出了一种基于模糊控制器的新型变参数二阶滤波器转子动能控制策略。通过模糊控制器在线调整滤波参数,提升了在强湍流风况下的风电输出功率平滑效果,且有效避免了转速越限造成的电磁功率突变。最后,仿真与实验结果表明了所提转子动能控制策略相较于传统方法具有更好的功率平滑能力。

计及风力发电机转速安全约束的DFIG一次调频模型预测控制策略

针对传统方法控制双馈感应发电机(DFIG)的调频效果过于依赖参数整定的问题,该文提出了一种基于模型预测控制(MPC),计及转速安全约束的风力发电机参与一次调频控制策略。该方法结合风力发电机动力学模型与频率响应模型建立预测模型,通过线性回归方法变参考值将风力发电机转速的稳定性纳入考虑。相较于虚拟惯性控制等方法将系统频率偏差与转子动能直接关联,该文方法通过建立全新的预测模型,实时统筹考虑整个系统的状态信息,无需反复调整参数,在考虑转速安全性的同时兼顾全局性能。最后,通过实际算例分析验证了该文调频策略的有效性以及相对现有方法的优越性。

云南电网低频问题下风机转子动能控制研究

风电机组提供频率响应后,转子转速恢复过程可能导致的频率二次跌落是制约风机提供向上调节能力的关键问题。文章对云南电网风机转子动能控制展开研究,提出风机转子动能控制参数整定方法,在扰动初期利用综合惯量控制快速抑制频率变化率,减小最大频率偏差;在扰动中后期与水火等常规同步机组和直流频率限制器(frequency limit controller,FLC)协调配合,避免频率二次跌落问题,实现频率整体动态过程的优化。仿真研究表明,增加虚拟惯性控制系数Kdf,不利于改善频率最大偏差,会让频率在进入直流FLC死区后出现严重超调和反调现象;下垂控制系数Kpf是改善频率最大偏差和直流FLC动作量的关键,Kdf和Kpf取值相同时,运行在最大功率追踪区的风电机组改善频率最大偏差的能力几乎相同。

基于转子动能和变桨距控制的DFIG功率平滑控制

大规模风力发电并网已经是新能源发展的必然趋势,但由于风能的不确定性以及风电机组自身特性,风机输出功率波动性较大。在传统的最大风能追踪控制策略(maximum power point tracking,MPPT)的基础上提出了一种在全风速范围内转子动能控制和变桨距控制相结合的功率平滑控制策略,在实验室开发的风力发电机组半物理实时仿真平台上进行仿真研究,结果表明,与传统的MPPT相比,该功率平滑控制策略可以明显减小风机的输出功率波动,提高电能质量。

自备电厂中平抑大阶跃负载扰动的协调控制方法

自备电厂负荷波动大,传统火力发电机组存在着固有延时,难以及时响应负荷变化,导致并网联络线波动以及功率振荡问题尤为突出。储能具有快速的响应速度,但价格昂贵且容量有限,使用受限。为解决上述问题,该文将自备电厂内部闲置的小容量发电机组改造为变速恒频机组,通过对该机组实施控制,以较小的经济成本模拟飞轮储能快速响应的功能,实现对负荷波动的快速响应。在分析变速恒频机组运行特性及其功率控制方法的基础上,提出一种协同控制变速恒频机组与传统火电机组的方案,在自备电厂出现大功率负荷扰动、传统火力发电机组来不及响应的瞬间,通过控制变速恒频机组实现转子动能的吸收或释放,迅速弥补厂内功率的偏差;在转子动能作用结束后,控制传统发电机组参与厂内功率偏差调节,快速平抑了联络线的功率波动。以糖厂并网发电仿真系统为例,基于Matlab/Simulink软件搭建仿真平台,对所提的控制策略进行仿真。仿真结果表明所提出的协调控制方法可以快速平抑糖厂内功率波动,实现并网联络线功率的快速恒定控制。

基于分群的DFIG风电场功率波动平滑控制策略

提出了基于分群控制的DFIG风电场功率波动平滑控制策略。根据风电场内实际风速的分布情况,将各风电机组分为低风速和高风速两群。利用转子动能控制和桨距角控制的特点,对低风速群实施转子动能控制,滤除风电场有功功率的高频快速波动;对高风速群实施变桨距控制,调整风电场有功出力的低频缓慢波动。与单纯采用基于转子动能的风电场功率波动平滑方法进行了对比,算例结果验证了本文方法的有效性。

基于风速分段的DFIG机组综合调频控制研究

本文依据风电机组减载水平划分风速区间段,通过分析转子动能控制以及功率备用控制的调频适应性,设计了一种基于风速分段以及考虑调频适应性的综合调频方案,充分发挥转子动能的在频率暂态过程中的快速响应能力以及有功备用控制对系统有功支撑持久性,通过接入风机的改进3机9节点电网仿真验证该方案的有效性。

风电场参与西北送端大电网频率调节的快速频率响应能力实测与分析

近年来,西北电网新能源快速发展,直流外送规模不断扩大,因新能源机组无一次调频能力,电网频率控制的结构性困境日趋显现,迫切需要新能源机组参与大电网快速频率控制。本文介绍了西北电网试验风电场参与电网快速频率响应典型方案,结合现场试验及2016年西北电网频率特性试验,首次在国内系统性完成了风电场快速频率响应能力实测分析。结果表明,风电场可参与电网快速频率响应,其响应特性与常规电源一次调频相当,具有较好的应用前景。

高渗透率风电并网下的电力系统调频技术综述

随着电力系统中风电比例不断提高,大规模风电并网对传统电力系统的有功功率平衡造成冲击,导致系统频率偏差,给电力系统安全带来严峻的威胁,维持电力系统频率稳定的需求日益迫切。针对风电并网背景下的电力系统一次调频方法,首先分析了大规模风电并网对电力系统传统一次调频手段的影响。随后在此基础上,研究阐述了风电机组转子动能控制、功率备用控制以及新兴附加储能系统控制参与电力系统一次调频的控制方法、基本原理及其特点。最后对未来风储联合参与高渗透风电背景下的电力系统一次调频所要研究的内容进行了展望。