Simulation the Wind Grid Code Requirements for Wind Farms Connection in Kosovo Transmission Grid

This paper presents aspects of study and simulation approach for planned wind power projects in Kosovo Power System in relation with Grid Code requirements. All generators, connected to the Kosovo Transmission System are required to comply with the Grid Code. The Grid Code was originally developed with conventional synchronous generators. Since Wind Turbine Generators don’t have the same characteristics as synchronous generators, it was considered appropriate to develop a new set of Grid Code provisions specifically for Wind Farm Power Stations in relation with specific characteristic of Kosovo Power System. With high excepted penetration of wind power, a simultaneous loss of Wind Farms generation will put in the risk the security and reliability of Power System. Therefore, the main requirements for Wind farm power stations concern the fault ride through capability, frequency operation range, and reactive power capability of wind turbines. In the case of grid faults wind turbines have to supply a definite reactive power depending on the instantaneous voltage level of connection point and they must return quickly to normal operation.

可编程电网故障模拟电源的设计

当前国际风电界相继提出各种风电系统并网规范,要求并网风电机组在电网出现一定的电压跌落、不平衡、谐波畸变、频率漂移、相角跳变等故障情况下仍能与电网保持连接而不解列。为了研究和测试风电机组的故障穿越运行能力,需要设计各种特殊的试验电源装置以模拟各类电网故障。本文就此提出了一种新型可编程电网故障模拟电源的设计方案,能够较为完整地模拟风电并网规范中要求的各类电网故障。实验结果表明该装置操作简单、灵活可靠,故障种类齐全,故障参数柔性可调,且拓展性强,可作为风电机组及其他电力电子设备出厂性能考核的重要测试装置。

储能技术辅助风电并网控制的应用综述

随着风电渗透率的不断提高,其强波动性和高不确定性对电网安全经济运行的影响不断加剧,全球的电网公司都为此制定了各自的风电并网导则,用以规范风电并网的技术特性。首先从有功功率与频率控制、无功功率与电压控制、故障穿越控制3方面对各电网公司的风电并网技术规定进行了系统介绍,然后对风电自身控制手段应对并网技术规定的局限性进行了分析。另外还从上述3方面分别对储能技术应用于辅助风电并网控制的应用场景和控制算法进行了综述,分析了已有研究工作的优缺点,介绍了储能技术辅助风电并网的研究趋势。

风力发电机组高电压穿越问题及其基本解决方案

在研究世界风电主流市场区域风电并网规程高电压穿越技术规定的基础上,总结了各国并网规程高电压穿越技术要求和关键技术指标。分析了两种主流风电机组在电网侧电压骤升时的暂态特性,同时讨论了风电机组是否具备高电压穿越能力对电力系统的影响。最后,结合多年的实际工作经验,探讨了风电机组具备高电压穿越能力的必要性,并给出了两种主流风电机组实现高电压穿越能力的基本解决方案。

国外风力发电导则及动态模型简介

分析了美国、丹麦、德国、苏格兰以及爱尔兰等欧美国家输电网运行公司针对风力发电制定的电网导则及其对风力发电动态仿真提出的要求,讨论了四种典型风力发电机组的动态建模,并给出了恒速感应式风力发电机组和变速双馈风力发电机组的仿真实例。仿真结果表明风力发电机组具有很多不同于同步电机或马达类负荷的特性,应认真研究其对电力系统规划和运行的影响。电网导则的更新以及风机的动态建模是目前电力系统面临的重要课题。

国内外风电并网标准比较研究

我国的风电并网国家标准GB/T 19963—2011《风电场接入电力系统技术规定》于2011年12月发布,并于2012年6月1日起开始实施。从我国风电发展现状及大规模风电并网带来的技术问题出发,阐述了风电并网国家标准制定的必要性,对其中重要的技术条款进行了深度解释,并与其他风电装机较多国家的风电并网标准进行了对比研究。我国风电并网国家标准的制定与实施,将有助于提高我国风力发电的技术水平,并确保包含大规模风电在内的电力系统安全稳定运行。

变速恒频风力发电机组控制技术综述

对国内外风电接入电网的输电网技术规范进行了分析和比较,明确了风电机组的控制要求及对应的控制目标。重点阐述了双馈感应异步发电机(DFIG)和多极直驱式永磁同步发电机(PMSG)2类变速恒频(VSCF)风电机组的拓扑及以最大功率点跟踪(MPPT)为目标的控制方案,其中主要对PMSG的控制方案进行了总结和比较;结合输电网技术规范对风电机组的控制要求,说明了VSCF风电机组在低电压穿越(LVRT)时的控制方案及保护措施,同样以分析PMSG的LVRT控制方案及相应保护措施为主。最后简要介绍了风电机组以提高电能质量、调频能力为目标的研究现状,并对采用分频输电技术的分频风力发电系统进行了探讨。

中欧风电规程有功和无功控制的比较研究

针对中国国家电网的《风电场接入电网技术规定(修订版)》和欧盟主要风电强国的相关电网接入规范中关于有功/频率控制和无功/电压控制的内容做出详细的比较,探讨造成这些不同规范间差异的主要原因,并对今后技术规定可能的变化趋势做出预测。通过比较发现,不同电网规程的有功和无功控制要求,除了和风电机组的技术水平相关外,还和接入电网的短路容量密切相关;此外,接入电网的风电场容量越大,风电场接入电网的电压等级越高,要求的功率因数运行范围也越宽,对相应的无功调节能力也要求越高。在风电比重不断增加的背景下,本研究对我国电网的调度、运行和风电设备的开发有一定参考价值。

风力发电机组故障穿越问题探讨

研究了主流风电市场的风电并网规程,归纳并分析了风力发电机组设计面临的故障穿越问题。重点探讨了风力发电机组故障穿越诸多问题,如3种主流风电机组故障穿越能力与电力系统之间的相互影响,及风力发电机组故障穿越设计方案。内容对风电场运营部门和电网调度部门有参考价值。

风力发电与电力市场

在介绍现代风力发电及其控制技术、欧美国家与风电有关的电网导则以及风电在欧洲自由电力市场中的角色的基础上,阐述了风力发电遇到的主要问题、技术发展趋势及其在电力市场中的竞争潜力。

风电场的调度配合型无功运行接口研究

提出一种适用于高压并网的风电场调度配合型无功运行接口,即IVOCD。IVOCD根据电网的具体特点将电网电压调度要求转换为接口的运行参数,同时检测电网电压,使风电场无功输出处于一个特定运行区域内,以适应不同电网电压的运行需求。以广东湛江电网为例,证明了IVOCD能够在电压较低时提供无功支撑,在电压较高时吸收多余无功,从而进行主动调压,使电压运行更加安全,具有很好的适应性和实用性。

基于混合粒子群算法的风电场无功优化调度

针对风力发电机组应该符合与同步发电机相类似的要求,构想了风电场最优无功调度的问题,并提出了一种混合粒子群优化算法以获得最优解,实现了电网对风电场并网点的无功补偿要求。通过对集中式风电场的仿真,验证了所提算法的有效性,该算法同时考虑了不同母线电压条件下有尾流效应和无尾流效应对风电场的影响,能够在不同工况下得到风电场无功优化的最优解。

电网对称故障下含DFIG和PMSG的混合风电场群的协同控制策略

针对含双馈异步发电机和永磁直驱同步发电机的混合风电场群的低电压穿越技术进行详细研究。在推导双馈发电机和永磁直驱发电机的无功电流极限表达式的基础上,详细分析电压跌落程度和风速变化对其无功电流极限的影响规律,并获得满足风电场低电压穿越导则要求下双馈风电场和永磁直驱风电场的可控运行区域及其电流分配原则,进而提出无互联通信条件下混合风电场群的协同控制策略,该控制策略通过在电网故障过程中使风电场群输出最大无功电流以提高电网的暂态电压水平,并减少电网故障前后风电场群输出有功功率的变化以避免机群超速运行,使得该混合风电场群在全工况下的低电压穿越性能得到显著提高。通过仿真计算验证了所提控制策略的可靠性和有效性。

永磁直驱风电机组HVRT功能开发及其检验

风电机组的高电压穿越(HVRT)技术已被公认为最具挑战性的技术之一,逐渐成为行业内讨论和研究的热点。在研究风电机组HVRT功能必要性的基础上,结合永磁直驱风电机组(PMSG)在电网电压骤升时的暂态特性,提出了一种基于直流回路Chopper电路的永磁直驱风电机组的HVRT功能的低成本技术方法。软件的仿真结果和现场的实际测试数据表明,所提方法可以有效提高永磁直驱风电机组的HVRT能力。

考虑静态稳定约束的双馈风电机组无功调节容量

针对大规模风电场接入电网带来的电压无功问题,给出了双馈风电机组的功率关系,总结了双馈风电机组固有无功调节容量研究成果。分析了双馈风电机组的功角特性及静态稳定约束对双馈风电机组无功调节容量的影响,简述了电网导则可能对双馈风电机组无功调节容量的约束。在此基础之上,分析了综合考虑机组自身运行约束、静态稳定裕度和电网导则约束的双馈风电机组无功调节容量。利用实际机组参数进行仿真,结果表明,综合考虑多种约束条件能够使双馈风电机组的无功调节容量分析更接近实际情况,为双馈风电机组参与风电接入地区电网电压的调节提供理论依据。

风力发电机组故障穿越问题综述

介绍了当今世界主流风电市场的风电并网规程,进一步研究后重点综述了风电机组故障穿越诸多问题,如低电压穿越、高电压穿越、频率穿越。还分析了三种主流风电机组故障穿越能力和电力系统之间的相互影响,汇总了三种主流风电机组低电压穿越能力的工程实现方案。最后结合多年的实际工程经验,以各国电网风电接入规程和各种风电机组故障穿越特性为线索,探讨了需要重点注意的故障穿越技术问题,并总结出了决定风电机组低电压穿越特性的12项技术要素。

基于永磁直驱风电机组的风电场电压控制问题分析

针对基于永磁直驱风电机组的风电场无功功率/电压控制问题,研究了国内外并网规程关于无功功率平衡/电压控制方面的技术要求,并结合永磁直驱风电机组单机的无功功率调节性能和工作经验,探讨了风电场/风电机组无功功率/电压控制与管理方面存在的一些问题。最后提出了一种风电场无功功率/电压管理技术方案,不仅解决了风电场电压控制现有的技术问题,而且可以为风电场运营商带来一定的经济效益。

双馈风电机组无撬棒故障穿越技术研究综述

风机故障穿越失败导致大面积连锁脱网,严重威胁电力系统的安全稳定运行。撬棒是双馈风电机组广泛采用的故障穿越方案,但存在可控性差、转矩脉动大和吸收无功多等固有缺陷,难以适应日趋严格的电网标准。近年来,国内外学者针对无撬棒故障穿越技术开展了广泛研究,并提出了一系列控制方法,但鲜有针对该研究工作进行归纳整理和分析总结。为此,该文整理了各国电网标准中故障穿越相关的最新技术规范,梳理了双馈风电机组实现无撬棒故障穿越的技术要点,并对技术现状进行了分类与对比。最后,从新的技术规范、新的运行场景和新的控制模式等方面对未来发展方向进行讨论与展望。

德国电网规程对风机联网及运行的要求

讨论德国电网规程关于风机的一些规定。在风电机组被大量应用的同时,几千MW的风电损失成了德国电力系统中的现实场景。问题的关键是电网故障时如何保证风机仍能连在电网上,即只要联网点的电压在15%Un以上风机和风电场就不允许解列。此外,在电网故障时风电机组应根据瞬时电压的情况提供一定的无功。而且,风机必须快速返回至正常操作。风机必须承受的频带为47．5～51．5 Hz。对于德国网调而言,他们希望将来大型风电场应该象常规发电厂一样调度运行。

并网准则要求下的风电场设计和分析方法

随着风力发电比重的增加,电网对风电场并网的技术要求也越来越严格。为了确保规划的风电场满足电网的并网技术准则,并网运行风电场的方案必须根据并网技术准则的要求进行设计。对风电场并网准则的技术内容进行了分析,介绍了维斯塔斯公司根据并网准则进行风电场方案设计的方法。这些方法包括根据并网准则要求设计主回路;计算短路电流,检验方案的短路容量是否满足要求;通过潮流计算确定并网准则对无功补偿设备的容量要求;分析风电场在电网电压下降时的暂态行为,判断并网准则中的低电压穿越要求对方案的影响;给出了当规划的风电场不符合并网准则时应采取的解决措施,如采用无功补偿及相应的补偿设备和补偿量。文章最后给出了相应的算例分析。