Design and Application of Wind Power Peak Control Technology

Wind power control technology is an important part of intelligent control in wind farms. By the automatic calculation and implementation of control strategy, problems such as imprecise of manual control scheduling, slow adjust rate, heavy workload, etc. have been solved. It can improve the capacity of wind power grid, and it also has the important meaning to the safe and stable operation of power grid. This paper introduces wind power control system from certain aspects such as control mode, control principle, and so on.

计及谷时段风电消纳的储能系统平抑风电功率波动控制策略

储能系统(energy storage system,ESS)仅参与平抑风电功率波动为单一场景的控制策略,存在ESS频繁充放电以及不能有效解决负荷低谷时段风电消纳等问题。为此,提出了一种计及谷时段风电消纳的ESS平抑风电功率波动控制策略。首先,根据风电特性与负荷需求的时序关系,确定ESS在一个周期内的充电和放电区间段。其次,提出了分区间控制的ESS控制策略,在充电区间段以平抑风电功率向上波动为目标存储电量;在放电区间段以平抑风电功率向下波动为目标释放电量。最后,考虑ESS的实时荷电状态(state of charge,SOC)和风电消纳,提出了基于模糊控制的ESS充放电功率修正方法。以某风电场实际数据为例,在风储联合发电系统仿真平台上进行了测试,验证了所提运行策略的可行性和优越性。

直驱式混合励磁风力发电系统控制策略的研究

介绍了一种新型的基于混合励磁同步发电机的直驱式风力发电系统,提出了一种基于矢量控制的新型控制策略及其实现方法。建立了混合励磁同步发电机和风机的数学模型,通过控制混合励磁同步发电机的励磁电流来稳定三相并网逆变器的直流母线电压,通过控制混合励磁同步发电机的转速来实现最大风能跟踪。网侧变换器采用电网电压定向的矢量控制,实现了dq轴电流解耦控制。采用Matlab/Simulink工具箱,建立了该系统的仿真模型,在不同条件下进行了仿真。仿真结果表明,在风速变化时,通过调节励磁电流,在保持直流母线电压不变的同时,系统可有效地实现最大风能跟踪和逆变并网,从而验证了该控制方法不仅算法简单有效,而且便于实现。

甘肃酒泉风电功率调节方式的研究

酒泉风电基地(Jiuquan wind power base,JQWPB)是中国第一个千万千瓦级示范风电基地,它的建设给甘肃电网乃至西北电网带来调频调峰、电力电量消纳等技术难题,利用河西地区测风资料和近期调度能量管理系统(energy management system,EMS)实际运行数据,分析甘肃酒泉地区风资源特性和风电出力特性,研究风电并入电网的功率调节方式,根据国内技术发展水平和河西资源状况,比较了抽水蓄能、常规火电以及抽水蓄能和火电联合3种功率调节方式,得出了抽水蓄能电站不能用于风电功率调节、抽水蓄能和火电联合调节存在不确定性和一定规模的常规火电可以满足风电功率调节要求的结论。建设一定规模的火电基地,并在酒泉地区将其电能以特高压直流外送是解决酒泉风电调频调峰与电量消纳的有效途径。

含大规模风电系统的非AGC与AGC机组高峰协调控制策略

大规模风电接入使得电网在高峰运行时段可能面临较大的调峰与调频压力。提出了一种高峰运行时段非自动发电控制(automatic generation control,AGC)机组、按期望运行点调整(base load off-regulated,BLO)型AGC和按区域控制偏差(area control error,ACE)自动调节(base load regulated,BLR)型AGC三类机组的协调控制策略。首先根据BLO和BLR型AGC机组在每个预调度时段末期机组总体调节容量情况,判断是否启动控制策略;若策略启动后,BLR型AGC机组根据负荷与风电功率预报偏差概率分布信息,整定其在下一个在线调度时段的基点功率值,使其具有合理概率意义上的正负调节能力;非AGC机组一般按经济计划点运行,在BLO型AGC机组正备用匮乏,或系统频率出现较大偏差时适度调整非AGC机组的出力,以增补BLO型AGC机组的正备用;BLO型AGC机组在每个在线调度时段及时恢复BLR型AGC机组的调节能力,在整个控制策略中起承上启下的作用。算例结果表明,该协调控制策略正确可行。

甘肃酒泉风电出力特性分析

甘肃酒泉风电基地是中国乃至世界规划建设的第1个10GW风电示范基地,开创了风电大规模集中开发、超远距离输送的先河。文中利用甘肃酒泉地区实际测风资料和调度能量管理系统(EMS)实际运行数据,全面分析了酒泉地区的风资源特性,研究了风电机组、风电场、风电场群和风电基地的出力特性,比较了不同时间尺度下风电出力特性的不同特点,得出如下大规模风电基地的出力特性:在长时间尺度下相关性明显,在短时间尺度下互补性明显。文中还根据大规模风电的出力特性分析了其对电网稳定和调频、调峰的影响。

丹麦风电调峰调频机制探讨及对中国的启示

研究了丹麦风电调峰调频的机制,分析了日前市场、短期市场与平衡市场对调峰调频的作用,总结了丹麦电网成功调节高穿透率风电波动的原因,提出了对我国的启示。

一种用于风力发电的变拓扑晶闸管整流器

提出一种适用于兆瓦级以上风力发电系统的可变拓扑结构的晶闸管多脉整流器。低风速时,整流器工作在串联模式来提升输入电压,高风速时,工作在并联模式来扩大容量,以适应风力发电机宽范围输出电压变化。用电感电流峰值控制策略替代传统PI控制触发角的方法,克服了PI方法动态性能的不足,提高了对电流指令的动态响应,消除了结构切换过程中的电流突变。通过搭建的实验平台对装置原理的正确性进行了验证。

抑制风电并网影响的储能系统调峰控制策略设计

大规模风电并网引发调峰问题的本质原因在于风电出力具有不可控性,电池储能系统能够实现对电能的吞吐而被认为是控制风电出力、提高电网接纳风电能力的有效手段。针对风电出力反调峰特性导致系统调峰容量不足的情况,分析了大规模风电接入对负荷低谷时段常规机组出力计划制定的影响机制和储能系统对提高电力系统调峰容量的调控机制,设计了含动作死区参与负荷低谷时段调峰的电池储能系统控制策略。算例分析表明,所设计电池储能系统控制策略可有效减少因风电接入所引发的火电机组启停调峰次数,大大提高电网运行的经济性。

风力发电对上海电网的影响

根据上海电网的控制模式、负荷特性及风电场的出力特点,分析了风电机组并网运行对上海电网调频、调峰的影响。在对上海电网的调频及调峰能力分析的基础上,分别提出了适宜上海电网的单个风电场最大装机容量及到2020年的风电机组最大装机总容量。通过现场测试,分析了风电场对上海电网电能质量的影响。

风电出力特性及其对电力系统运行的影响分析

风能被公认为除水能外最具发展前景的可再生能源,风电的快速发展在解决能源短缺的同时,也给电网带来了诸多影响。以吉林西部风电基地为背景,分析风电场群出力特性对电力系统运行的影响。根据2011年该地区实测的风电出力数据,分析风电出力的波动性、出力变化率的概率分布、出力分布、季节特性、日特性等,研究该地区风电场群出力特性对电网的调峰、调频、稳定性及风电消纳的影响,并针对相关问题给出相应建议与措施。

考虑电网约束的风电场自动有功控制

主动进行风电场有功控制,将其纳入电网自动发电控制(AGC)管理是电网与风电场都十分关心的课题。文中首先定量讨论了风电场有功控制能力及电网AGC对风电场的要求,提出了考虑储能的风电场有功控制3层模型,即能量管理层、风电场调度层及风力发电机控制层,可实现输出限制、AGC曲线跟踪控制、调峰控制等综合控制目标。对上述模型进行了仿真验证。通过与现有风电场运行模式进行效益对比,证明了风电场可以在较小的调节开销下实现上述控制目标。

储能系统协同常规机组调峰控制策略研究

大规模风电并网会引起电力系统调峰能力不足,造成火电机组频繁启停或弃风。文章利用电池储能充放电灵活、可补充常规机组调峰能力不足的特性,提出了AGC机组、NON-AGC机组与储能系统间的协调控制策略。该策略引入了改进调度时间级,实现储能与常规机组时间协调配合;以AGC机组与NON-AGC机组的协调机制为基础,建立了AGC机组向NON-AGC机组与电池储能的转移功率模型。根据前一时刻机组的输出功率,计算出机组的调节余量实现电池储能参与系统调峰。实际系统算例分析结果表明,所提控制策略的可行性和有效性。

基于粒子群算法的风电系统调峰策略

风电的随机波动特性影响风电并网系统的负荷调峰特性,因此开展其调峰策略研究对确保风电系统的安全、经济运行具有重要作用。首先,在分析风电并网对系统调峰方式产生影响的基础上,为最大限度消纳风电,基于使火电、水电和抽水蓄能参与调峰发电成本最小化构建目标函数,建立了风电并网系统的调峰策略优化模型。其次,利用粒子群算法研究了该优化模型的求解方法。最后,利用所研究调峰策略优化方法进行了风电并网局部电力系统调峰策略的仿真研究,不仅得到了该地区基于火电、水电和抽水蓄能的联合调峰策略,而且验证了所提优化模型的合理性。

高风电渗透下电网调峰运行时的频率稳定控制策略研究

随着可再生能源接入电网的规模不断扩大,传统火电机组逐渐被可再生能源所代替,导致电力系统在新能源高渗透率的情况下抵抗负荷扰动的频率性能较差。针对大规模风电并网下电力系统调峰运行过程中的频率稳定问题展开研究,分析得出系统在启停调峰和深度调峰方式下的频率调节能力较弱。首先,对传统AGC系统频率模型进行改进,提出了计及可再生能源渗透率、调速器死区和发电速率约束的频率响应模型;其次,基于频率响应模型,研究了在不同风电渗透率下系统调峰运行时的频率调节性能;最后,基于2种典型的火电机组调峰方式,在考虑风电功率波动的2区域电力系统中进行仿真验证。仿真结果表明,电力系统在深度调峰时抵抗负荷扰动的能力相对启停调峰时更强。在此基础上,结合改进的风机综合惯性控制策略,有效提高了电网调峰运行时的频率调节性能,解决了电力系统调峰运行时的频率稳定问题。

调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制策略

针对集群风电场分别接入电网不同外送断面的特点,提出了调峰约束下考虑发电优先级的风电有功控制策略。所提控制策略按照弃风的严重程度,为各风电场设定不同发电优先级,结合电网消纳能力、风电场的装机容量和发电能力等因素计算各风电场的有功指令。指令控制周期内调峰约束与断面约束的配合、调峰目标值校验和强制触发策略的设计既保证了充分利用电网消纳能力和外送断面容量,又确保了调峰约束和断面约束的安全极限;高优先级风电场的钳位控制策略有效避免了电网消纳能力快速变化时低优先级风电场的有功大幅波动。冀北电网的实际运行结果证明了所提控制策略的有效性。

高风电渗透率下液流电池储能系统调峰优化控制策略

【目的】在“双碳”目标背景下,解决高风电渗透率系统建设带来的调峰安全性和经济性问题。【方法】采用电池储能系统削峰填谷的解决方案,提出了一种兼顾技术及经济性的锌溴液流电池(zinc-bromine flow battery,ZBB)储能的调峰优化控制方法。根据实际电池装置,对ZBB储能进行结构解析及数学模型构建。考虑调峰技术性效果,以调峰后的负荷曲线标准差最小为目标函数,提出一种考虑调峰效果的储能双向寻优控制策略。在此基础上,依据电网分时(time of use,TOU)电价政策,以技术性及经济性最优为目标函数,提出一种基于TOU电价机制的储能调峰经济模型,得出储能优化功率时序结果。最后,以东北某地区负荷及风电数据为例,对比验证所提策略的有效性。【结果】所提策略相较于原负荷,在日均负荷峰谷差、峰谷差率指标上分别降低了35.973%和34.205%,在调峰经济性优化方面提高了5.582%,且合并缓解了电网弃风消纳问题。【结论】所提策略在达到一定调峰效果的同时,在其全寿命周期内仍保持较好的调峰经济性。

计及风电消纳的风储系统跟踪计划出力控制策略

风电场配置储能系统(energy storage system,ESS)是当前提高风电场响应调度计划能力的有效手段。为提高风电场可调度性和风电消纳量的同时,延长ESS的使用寿命,提出一种计及谷时段风电消纳的风储联合发电系统跟踪风电计划出力控制策略。首先,基于风电特性与负荷需求的时序关系,确定ESS在1天内的充电和放电区间。其次,根据充放电区间段的划分,提出了分区间控制的ESS控制策略,在充电区间以修正实际风电功率与计划出力上限值之间的向上偏差为目标存储电量,在放电区间以修正实际风电功率与计划出力下限值之间的向下偏差为目标释放电量。最后,结合储能系统当前荷电状态(state of charge,SOC)和峰谷分时电价,提出了采用模糊控制器修正ESS出力的控制方法。仿真结果表明,所提控制策略在提高跟踪调度计划能力和风电消纳的同时,延长了ESS使用寿命,并且具有良好的“峰谷套利”收益。