风电场建模及其对接入电网稳定性的影响分析

风力发电具有随机性和间歇性等特点,大量风电的接入对电网的稳定运行带来了不可忽视的影响。详细分析了风电场各个环节的数学模型,包括风力涡轮机、传动系统和风力发电机三个部分;基于PSASP的用户程序接口(UPI),采用VC编写了用于风电场潮流和稳定计算的用户程序;结合河南方城风电场的实际情况,研究了风电场无功补偿容量的确定以及出口功率因数与转子滑差的关系;仿真分析了风力发电机组并网时对电网产生的冲击影响,并对风电场接入电网后的稳定性进行分析。仿真结果验证了所采用模型的正确性和实用性。

风电场建模及其对接入电网稳定性的影响分析

本文注重分析风电场数学模型,按照用户程序接口,编写用户程序,重点计算风电场潮流与稳定性。联合地区风电场实况,深入分析风电场无功补偿容量、出口功率因数、转子滑差相关性,同时对风力发电机组并网影响予以分析,仅供参考。

基于PSS/E的风电场建模与动态分析

为了研究在风速波动情况下风电场建模的适用性,借助PSS/E自定义功能建立了风电系统的空气动力学模型,分析了在风速波动下风电场详细模型与单机等值模型的动态特性,验证了在风速波动的情况下单机模型和详细模型相比存在着一定的差异性,对于风电场并网研究有一定的参考价值。

双馈型风电场详细模型建模方法

提出一种双馈型风电场详细模型的建模方法。所建立的模型可体现风场内每一台风机以及集电系统的电磁暂态过程。该建模方法利用元件连接法(CCM)的思路,首先将风机、集电线路及变压器等视为分立元件,并建立各个元件的详细模型。再根据CCM元件连接规则连接各元件,构成风电场的详细模型。利用该建模方法能够获得系统的非线性微分方程,便于后续利用非线性系统理论进一步对系统展开分析。此外,该模型建立在dq坐标系,稳态时各物理量均为直流,借助线性化工具,可方便地获得风电场在某稳态工作点处的线性化矩阵。通过对比仿真验证了该建模方法的准确性。

大型风电场等值建模与仿真分析

在研究大型风电场动态特性时,对风电场进行等值建模是一个重要课题。根据风机位置和尾流效应的影响对风电场进行区域划分,将风力发电机组合并简化,在PSCAD/EMTDC仿真平台上建立风电场整体简化模型,对不同的等值模型进行对比分析,给出了各种模型的优缺点和各自的实用性,并提出在动态仿真中风电场简化模型应用的建议。

基于聚类分析的风电场多机等效建模方法研究

针对大规模双馈型机组所组成的风电场,提出1种将变桨机构动作情况作为风电场分群聚类指标的等值建模方法。通过将能够表征变桨机构动作状态的特征向量输入到支持向量机中,对风电机组进行动态分群,将同一群内的风机进行等效合并。此外叙述了等效机组参数计算方法,建立风电场多机等效模型。经过对不同建模方法的比较得出,此方法在保证仿真精度的前提下大幅度缩小了仿真时间,且仿真结果更加接近风电场实际运行工况,验证了该方法能够更加准确的表现出风电场并网点的动态特性。

考虑电网故障后转子转速的风电场等值建模

风力发电装机容量逐年上升,对大型风电场并网发电过程中的动态特性研究十分必要,为了对风电场进行快速、精确建模,提出1种将被并入电网发生故障后,风力发电机转子转速作为风电机组分群聚类的依据,应用SPSS软件,快速聚类方法——K-均值聚类算法进行聚类。通过MATLAB/Simulink软件对DFIG型风电场进行多机等值建模,考虑电网发生故障时对系统暂态特性的影响。在保证仿真精度的前提下大幅度缩小了仿真时间,且更加接近风电场实际运行工况。经过对仿真结果的对比分析验证了该方法的优越性。

风电场动态等值建模研究综述

从风电场动态等值建模(风速等值、集电网络等值、分群聚类、等值参数计算4个步骤)的角度,探讨风电场动态等值建模研究成果。结果表明,风电场动态等值建模有2种方法:一是提高分群精度,获得唯一聚类结果,进行多机等值;二是降低分群精度,转而确定强相关的待辨识参数,辨识出等值机参数。最后,预测了风电场动态等值未来可能的研究方向。

含多种风电机组的风电场仿真建模及其协调控制研究

风电场接入会对电网的稳定运行带来一定的影响。而且不同类型风电机组运行特性不同，因此需要研究含多种风电机组的风电场建模。研究了双馈风机与改造定速异步风机的模型及其控制策略，基于PSCAD软件建立了包含定速异步风机、改造的定速异步风机和双馈风机的风电场模型，并对其进行了仿真分析。仿真结果表明，改造风机能够解决定速异步风机运行时大量吸收无功的问题，与双馈风机配合甚至还可以向电网发出一定无功。

考虑风资源特征的海上风电场功率输出精细建模研究

大型海上风电场功率输出会受到多种复杂环境因素的影响。为了研究海上风电场的功率输出特性,建立了考虑海面粗糙度、大气稳定度、尾流效应等因素的海上风电场风资源模型,并对风电机组中的风力机、齿轮箱、发电机、变流器等部件进行精细建模。然后,结合上述模型和集电线路建立了整个风电场的仿真模型,分析了大气稳定度和海、陆风对风电场功率输出的影响。分析结果表明:大气稳定度对风电场功率输出影响较大;海、陆风对风电场功率输出的影响主要体现在机组间的尾流差异。

基于实测数据的风电场风速-功率模型的研究

建立准确的风电场模型是风电接入系统相关研究的基础。首先通过对某双馈风电机组的标准功率特性曲线和实测风速-功率散点图进行对比,针对它们之间的差异问题,建立基于实测运行数据的风电机组风速-功率模型。其次,针对地形复杂、机组排列不规则的大型风电场风速差异性问题,利用K-means聚类算法对风电场内所有风电机组按实测风速数据进行聚类划分,建立了整个风电场的等效风速模型,进而给出了基于实测运行数据的风电场风速-功率模型。然后,以某实际风电场为例,对该风电场内的风电机组按风速进行K-means聚类划分,结果显示该划分结果与简单按地理位置的机群划分结果有明显差异。最后,对传统的风速-功率模型和所提出的风速-功率模型输出结果进行比较,结果证明所提出的模型相对于传统模型而言,准确性有了较大的提高。

大规模直驱风电场快速仿真方法

提出了单台直驱风机的简化模型,对比了简化模型与详细模型在单台、多台风机情况下的仿真精度与仿真时间方面的差异,分析了在单台简化模型与单台详细模型下的风电场故障特征,得出风机位置与风速的分布特性对故障特征影响不大的结论。所提出的简化模型大幅降低了仿真计算量、提高了仿真速度。

风电场同调动态等值研究

以往在对双馈风电机组进行同调判别时,常将发电机端口的有功功率及无功功率受扰轨线作为观测量。但由于有功功率及无功功率不是系统的状态量,将其作为同调判别的观测量可能带来一定误差。基于同步发电机及异步电动机的同调判别方法,指出应选择主导模式中参与因子较大的状态量作为观测量。即基于特征根技术,提出双馈风电机组的同调判别应以转子电流为观测量。同时,还提出综合风电机组初始运行点及动态特性的两步分群方法,即先根据风电机组的初始风速进行首次分群,然后基于风电机组的动态特性再次分群。该方法不仅能够较准确地估算等值机的等效风速,还可以使等值系统的动态特性与原系统尽可能一致。最后通过仿真算例验证了所提方法的可行性。

风速及风机地理位置分布特性对直驱风电场故障特征的影响分析

为探讨直驱风电场分群建模的必要性,研究了风速和风机地理位置分布特性对直驱风电场故障特征的影响。故障特征分析是继电保护构造判据的基础,考虑到故障暂态时段极短且继电保护动作速度快,故障特征分析时可以假定故障切除前风速不变。在此基础上,由于故障阻滞了有功功率的传输,故障后直驱风机产生的有功不能全部传送到网侧。卸荷电路保持了逆变器直流电容电压的稳定,并将多余电能释放。在直流电容电压恒定的情况下,逆变器向故障点注入的多为无功电流,且仅与控制策略和电压跌落程度有关,而与负荷电流无关。理论上,风机对故障点注入的电流与风机所处的地理位置有关。但由于直驱风机的弱馈特性,各风机感受到的电压跌落差别不大,对故障点的注入电流基本相同;虽然各风机距离故障点远近存在差异,但就电气量传输延迟对应的相角差而言,几乎可以忽略不计。综上分析,直驱电场无需分群建模,无需考虑负荷和地理位置影响。最后,仿真结果验证了理论分析的正确性。

计及风电并网的电力系统随机生产模拟改进方法

考虑风电并网的影响,在传统随机生产模拟方法的基础上,综合运用等效持续负荷曲线以及等效频负荷率曲线,以保留风电负荷的时序性,进而提高随机生产模拟过程中动态成本分析的准确性;优化风电场建模思路,进而简化随机生产模拟过程。以IEEE-RTS1979系统为例验证了该改进方法在随机生产模拟过程中的准确性和实用性。

基于风电仿真模型等值的相关讨论

随着新疆大规模风电的集中投产,电网中风电装机容量的比例不断增加,风电运行对电网的影响也越来越大。其动态特性特别是故障时的特性不但影响电网的输电能力,也影响了自身的送出能力。为使电网仿真更加符合实际,需进一步提高风电仿真精度。对风电场模型的优化细化,对风力发电系统特性进行精确的模拟,是研究含风电系统的电网动态特性和制定相关控制策略的必要前提,因此风电场的等值建模对于研究含风电电力系统的相关问题十分必要。就目前工程仿真常见的风电场仿真模型进行了论述,结合电网运行实际情况就存在的不足进行了讨论,提出了建议和应对改进措施,为今后开展相关工作提供借鉴,为光伏电站等值建模提供参考,对含风电场电网的安全稳定分析以及控制策略的研究具有重要的参考意义。

基于支持向量法的风电场概率聚类等值方法

介绍并验证一种基于支持向量法的概率聚类风电场等值建模方法,该方法能够在一年的系统研究中得出用于表征大型风电场的等值风机数量。根据风力分布情况以及流入风速的大小对风电机组进行聚类并分组,通过分析某点风力情况来确定表征风电场的等值风机的数量。通过一个包含9台风电机的13.5MW风电场接入电网验证此方法,在给定风力条件下,聚合风电场模型的动态响应与风电场全模型的动态响应进行对比,得出最终结论。此方法亦可作为构建风电并网物理/数字混合仿真实验平台的建模基础。

含风储系统的电力系统可靠性评估进展与展望

由于风电场及储能系统在电力系统中得到越来越广泛的应用,对含风储系统的电力系统可靠性评估显得尤为重要。首先对影响系统可靠性的风电场相关因素进行了综述,简单总结了风储系统模型;针对含有风电场及风储系统的电力系统可靠性模型评估过程、方法以及对系统可靠性影响进行了分析;最后以含风储系统的电力系统可靠性评估为切入点,针对现有的不足以及未来研究趋势做出一定的分析与展望。

风电并网相关问题综述

介绍了风电场、发电系统及变流器的一些基本模型,主要论述了并网的技术及对电网的影响。随着风电场装机容量的增大和双馈型变速风力机的应用,各种有效的控制技术成为研究的热点。

风电接入某地区配电网安全稳定分析

随着风电装机容量的不断增加,风电波动对网架结构薄弱的地区电网造成不利影响。首先建立适用于机电暂态仿真的双馈异步风电机组数学模型,然后利用Matlab/Simulink实现包含风电场、本地同步发电机、电网负荷等电力系统潮流计算和暂态仿真,分析了典型运行方式下风电接入对某薄弱地区电网的影响。计算分析表明,风速突变对电网影响较小,但在三相短路故障时,风电出力、风电并网点电压均急剧下降,严重情况可导致风电场与电网解列,不利于当地电网安全稳定运行,需要制定合理的安全稳定措施。