风电场内多机组输出功率微小波动控制仿真

针对风电场出力的随机性与间歇性,其多机组输出功率的波动不具有规律性,可预见性难度较大,不利于风力发电厂供电的稳定性。为此提出风电场多机组输出功率微小波动控制方法。利用风速模型、风轮模型和传动系统模型,研究风电场多机组动力学,明确机组结构和各模块间的关联性。通过多机组功率变化方程描述功率波动,引入推力系数预测机组输出功率。采用模糊控制算法确定比例与量化因子,确立模糊语言集合,建立模糊控制规则,将平衡指标与功率饱和指标作为首层控制器的输入量,计算功率修正系数,实现功率微小波动控制。实验结果表明,在风速和负载实时变化情况下,储能系统和负载侧功率之和与机组输出功率具有一致性,说明研究方法能够保证风电场多机组输出功率的平稳性。

基于混合储能系统的风电场调度策略

分析了风电机组出力的波动特性,提出利用储能装置使风电场参与电网调度的方法。按照风场出力频谱特性设置低通滤波器,将风电有功出力分解为高频出力和低频出力;并分别采用快速响应型和大容量型储能装置平抑风电中的高频波动和低频波动,使联合系统出力跟踪上发电计划,从而完成调度任务。针对高频、低频波动的不同处理方式,建立了高频、低频波动联合调度模型和高频、低频波动各自独立调度模型。算例仿真结果验证了所提方法的有效性。所提方法适用于风况稳定的风电场,也可用于评估已投入运行的风电场。

限出力条件下风电场集群有功功率优化分配方法

受电网建设与风电场建设不协调、外送通道输送能力不足等因素影响,风电场弃风问题日益严峻,且短期内无法得到有效解决。结合中国大规模风电基地开发建设特点,建立了一种基于超短期功率预测的限出力条件下的风电场集群有功功率优化分配方法。该方法将限出力条件下的风电场集群有功出力最大化、线损最小化作为目标函数,将系统安全、风电场输出功率、风电机组频繁启停、低预测功率作为约束条件,并计及了联络线上有功功率损耗以及超短期有功功率预测误差的影响。以中国西北地区某风电场集群进行的算例分析验证了方法的有效性和可行性。

大规模风电集中接入的输电网扩展规划平台研发

为满足大规模风电集中接入对输电网扩展规划提出的安全性与经济性需求,提出了建设含大规模风电集中接入的输电网扩展规划平台的总体方案。应用综合考虑风险及经济性的输电网优化规划理论,开发了以风电场群功率波动分析、输电容量优化为核心,集运行中风电场出力的历史数据采集与管理、待建风电场信息处理以及最优规划方案综合评价一体化的信息管理和输电网扩展规划系统。构建了基于历史出力数据的风电场群出力汇聚演变模型、提出了利用在役风电场群历史出力规律性预测规划目标年风电场群出力的实用方法、建立了面对输电网的综合评价指标体系,为进行详尽的数据挖掘分析、高精度的出力预测、准确的方案评估和全局化的输电网扩展规划管理,提供了有力的技术支持。

限风情况下风电场群有功分层协调控制策略

针对风电发展与电网建设、负荷分布不匹配产生的弃风限电问题,结合国内风电大规模、远距离集中并网的特点,提出一种适用于限风情况下的风电场群有功分配分层调控策略,包括子场层调控策略和机组层调控策略。采用加权移动平均法对风电功率进行超短期预测,基于多目标函数模型及遗传算法对子场层和机组层分配有功出力任务。以东北某实际风电场群为算例,研究表明,该调控策略能实现风电场和机组有功出力任务的优化分配,可提高电网消纳风电水平、降低线路有功损耗。

基于DFIG机组转子动能的风电场有功功率优化分配方法

由于风速的波动性,风电场需要找出一种控制方法以稳定其有功功率输出。在分析了现行的控制策略对风电场有功波动的抑制能力的基础上,根据双馈风电机组的运行特性,提出主动控制风机转子转速和桨距角的方式进行有功功率分配,进而达到平稳风电场有功出力的目的。控制策略以优化整个风电场的转子中储存的总动能的方法提高风电场有功功率的输出稳定性,并利用粒子群算法求解该优化问题。通过仿真,验证了该有功功率分配策略可以平抑风电场有功功率波动,提高风电场的有功输出稳定性。

出力受限风电场群有功分配多目标优化策略

受风电发展与电网建设、负荷分布不协调等因素影响,弃风限电问题日益严峻。文章提出一种适用于因限风导致出力受限的风电场群有功分配多目标优化策略,该策略采用二次移动平均法对风电功率进行超短期预测,以风电场群实际有功出力与出力限值的差额最小以及输送线路损耗最小为目标,同时考虑风电场输出功率约束、低预测功率约束、避免机组频繁启停约束条件,基于改进遗传算法对各风电场群分配有功出力任务。以东北某实际风电场群为例,对所提出策略的可行性进行了验证。

风电出力平滑效应的分析与应用

研究风电场和风电场群的出力规律是分析并网风电对电力系统的影响以及寻找解决对策的基本前提。以分析风电出力波动性规律为基础,寻求风电场群相对于单个风电场出力的变化规律,研究了风电场群的空间规模效应,即平滑效应。给出平滑效应的定义、表现、产生机理,以及影响因素的量化分析方法。以一个实际区域内的4个风电场组成的风电场群为算例研究对象,计算分析了风电出力的平滑效应,从相关分析的角度出发,指出了风电场出力之间的负相关性是形成平滑效应的内在原因。最后讨论了不同时间尺度下,平滑效应在系统有功平衡中的应用。

弱电网下风电有功出力对次同步振荡特性影响分析及参数调整

针对弱电网下直驱风电场有功出力对次同步振荡特性(subsynchronous oscillation,SSO)的影响问题,建立了并网系统动态数学模型,利用特征值分析法和参与因子计算,得到主导振荡模式以及主要参与的控制环节。通过分析在不同控制参数和系统结构参数下有功出力与SSO特性的关系,解释学术界和工程中关于有功出力对SSO阻尼影响存在不同观点的原因,确定影响有功出力与SSO阻尼之间关系的主导因素。同时,根据有功出力与SSO阻尼相关特性制定具有抑制SSO作用的参数调整方案,以求对实际工程起到重要的指导作用。时域仿真验证了相关特性和参数调整方案的正确性与有效性。

基于多自由度运动条件下风力机动力学特性研究

该文提出耦合无规则、多自由度旋转运动的风力机试验方案,通过物理模型试验,研究风电场阵列布置、不同风力机轴向间距工况下,各排风力机来流速度、功率及其波动特性。结合功率时间尺度积分的概念,探究其与风力机平均输出功率的关系,并建立预测功率波动特征的数学模型。研究结果表明:风力机的来流速度有大尺度、低频率和小尺度、高频率的信号特征,从功率时间尺度积分的趋势可看出,处于下游的风力机,功率波动逐渐增加。由功率能谱特性曲线可知功率波动的能量随着频率的增大而衰减,在低频率段衰减曲线近似f-2的变化规律;在高频率段,能谱特性曲线近似f-5/3-2的变化规律。

静态安全域限制下的风电场最大外送有功容量

随着风电并网规模的日益扩大,风电场内部集电网络的静态安全限制对风电场外送有功容量的限制越发明显。确定风电场内部静态安全域限制下能够外送的最大有功容量,对风电场的规划建设和并网有重要意义。以经典风电并网系统为背景,运用风电场静态潮流分析方法,以风电场内部电压静态安全为限制,计算出风电场能够外送的最大有功容量;同时研究风电场网络拓扑结构和内部集电线路阻抗比对风电场能够外送的最大有功容量的影响;进一步研究风电出力特性和风电参与调频对风电场内部静态安全的影响。结果表明:合理的风电场拓扑结构和集电线路阻抗比能够最大化风电场外送有功容量的能力,在风电场最大外送有功容量内,风电出力特性和风电参与调频不影响风电场内部静态安全。

基于随机森林法的含风电并网系统静态电压稳定态势评估

随着大规模风电等新能源接入电力系统,风电波动性与不确定性等因素降低了电网电压运行稳定性,传统的静态电压稳定性分析方法已无法满足大规模电力系统状态实时分析的要求。为提高含风电并网系统的电网电压运行稳定性、评估准确性与可靠性,提出采用基于随机森林算法的态势评估方法。首先,通过仿真得到连续潮流数据,根据有功功率裕度指标对所得的数据进行标签处理;然后,选择与静态电压稳定相关的特征信息,使用随机森林分类器把特征信息转化为稳定性问题,并对标签处理的数据进行分类;最后,根据随机森林分类器的结果,在数据中感知系统静态电压稳定行为信息,完成静态电压稳定性态势评估。仿真结果表明,搭建的随机森林分类模型对大规模风电接入系统的态势评估准确率高,为含风电系统进行的安全稳定性评估提供一定的理论参考。

考虑出力相关性的风电场群有功优化控制

大规模风电集群的有功出力控制是减小风电出力波动对电网造成冲击的重要研究问题,在考虑多风电场间出力波动相关性的基础上,计及线路损耗和风电场的实时有功出力约束,建立风电基地与主电网传输线上波动功率最小的优化控制模型,提出了一种带出力预测的风电集群有功功率优化控制方法。以实际风电集群连接方式搭建仿真模型,采用实际风电场的数据验证了所提方法的有效性。

基于功率滤波的风力场功率平滑控制

为了减少风电场输出波动,在分析风力发电机功率波动频谱的基础上,提出了结合桨距控制和速度控制的风电场有功功率平滑控制策略。仿真结果表明,所提出的控制方案能有效降低风电场输出有功功率的波动。