基于分岔理论的含风电场电力系统静态电压稳定问题研究

为揭示含风电场电力系统静态电压稳定机理以及由于风电注入引起系统电压稳定性和解的结构变化过程,采用了分岔分析方法对风电场并入3节点简单电力系统进行了分析研究。以风电场注入有功功率为控制参数,进行了单参数电压稳定性分岔分析。在单参数分析的基础上引入无功补偿作为第二个控制参数,进行了双参数制约性分析和双参数分岔边界的确定。研究表明:在缺乏无功补偿的情况下,系统运行在较低的电压水平;当对系统进行有效电容补偿时,系统各节点的电压和鞍结分岔点的电压均得到有效提升,并且无功补偿增加了系统注入功率极限,有效扩展了鞍结分岔的边界;在高功率的风电注入情况下,系统会发生电压崩溃。

含风电电力系统电压稳定问题的分岔

为了揭示含风电电力系统的分岔现象及电压失稳的机理,对3机9节点的电力系统加入风电场(基于恒速恒频机组构成)并网等值模型进行仿真研究,以MATLAB软件为计算工具,用延拓法追踪系统平衡解流形;用分岔理论中的直接法计算鞍结分岔点。引入电容补偿的动态数学模型,以风电场注入有功功率和电容补偿为控制参数,对系统进行单参数分岔分析和双参数制约性分岔分析。在有效参数变化范围内对系统平衡解流形的追踪表明:在高注入功率的情况下发生鞍结分岔;对风力发电机组进行有效的电容补偿,能够抑制鞍结分岔,系统各节点的电压得到有效抬升;在解流形的下半解支搜索到动分岔点。

风速相关性对最优潮流的影响

电网内的多个风电场风速往往因为其地理位置的远近而有着不同程度的相关性,采用Nataf逆变换技术即可建立不同风电场之间具有相关性的风速分布样本空间,进而得到具有相关性的风电场出力。在仿真过程中考虑风速的不确定性,将每个风电场出力视为一个负的满足威布尔随机分布的负荷,根据历史数据,用方差—协方差矩阵描述不同风电场相关系数,建立最优潮流模型。最后,在风电接入改进IEEE 30及IEEE 118节点系统中应用蒙特卡洛仿真计算,定量研究随着风电场之间相关性的增强,最优潮流结果各项指标的波动情况。

含风电场电力系统电压稳定分岔及控制研究

针对一个含异步发电机风电场的3节点系统推导出ODE数学模型,运用数值分岔分析软件MAT-CONT分别进行了以风电场注入机械功率为单参数以及以负荷有功需求和风电场注入机械功率为双参数的分岔研究。分岔分析结果表明,含风电场电力系统在重载运行时,鞍结分岔点处的风电场注入功率较小,即系统承受风力变化和维持电压稳定的能力较弱。为延迟电力系统在重载运行时鞍结分岔的发生,用STATCOM替代并联电容器组进行异步发电机机端无功补偿。单、双参数分岔分析结果表明,STATCOM可有效延迟电力系统重载运行时鞍结分岔点的出现,从而使风电场承受风力变化的范围扩大,提高了电力系统的电压稳定性;通过设置合理的STATCOM增益值,可获得对鞍结分岔理想的控制效果。

特征结构分析法对风电系统静态电压稳定的研究

以特征结构分析法为理论基础,对包含风电场(基于恒速恒频机组构成)的电力系统的静态电压稳定问题进行研究。通过对相关比、参与因子和潮流雅可比矩阵、收缩有功和无功雅可比矩阵最小模特征值的分析,揭示电压和角度不稳定的机理和失稳模态,并提供相关节点的参与程度和系统的稳定裕度信息。仿真结果表明:基于恒速恒频机组构成的风电场及其附近节点具有较强的无功-电压参与程度,是系统电压失稳的关键区域。在IEEE10机39节点电力系统中加入基于恒速恒频机组的风电场并网的简化模型进行仿真研究,采用连续潮流算法对系统平衡解流形进行追踪,对鞍结分岔点的计算采用分岔理论中的直接算法,工具软件采用MATLAB7.04。

配电系统潮流计算中风电场节点的处理方法

20世纪80年代以来,风力发电在世界范围内得到了迅猛发展。并网运行的风电场对配电系统的电能质量,潮流与网损等都将产生一定影响。潮流计算是对这些影响进行评估的最基本手段。介绍了含风力发电的配电系统的确定性潮流计算及随机潮流计算中风电场节点的不同处理方法,并进行比较,得出各自的适用场合。

基于等效短线路解耦法的风电场模型分割仿真研究

为了加快大型风电场的仿真速率,提出了一种基于等效短线路解耦的模型分割方案。首先对于机组类型单一的大型风电场,采用输出倍乘与集电线路等值的方法进行简化建模。在此基础上,针对风电场内线路较短,难以采用长输电线路自然解耦来并行运算的缺点,提出对等值后的机组连接线与连接升压站的长汇集线之间进行参数补偿,从而满足输电线路在一个步长上的解耦判据。在Matlab/Simulink搭建仿真模型,对模型分割前后进行了对比。仿真结果验证了所提方案的可行性。在此基础上采用状态空间节点(state space node,SSN)法对风电机组内部划分群组,最终在RT-LAB平台上实现了大型海上风电场的实时化仿真。

SMES-DFIG提高多机系统暂态功角稳定性的控制策略

为了提高风电并网系统暂态功角稳定性,以双馈风力发电机(doubly fed induction generator, DFIG)并联超导储能(superconducting magnetic energy storage, SMES)装置为研究对象,提出了一种联合SMES-DFIG的控制方法。通过风电场接入对系统节点导纳矩阵的修正和收缩处理,并基于拓展等面积等则,依据接入DFIG的网络拓扑和暂态期间系统等值功角变化的信息,分析系统等值机械功率改变量的增减性质对系统功角的影响关系,对与DFIG并联的SMES给出了提高系统暂态功角稳定性的功率输出综合控制规律,并对控制策略的有效性进行了仿真验证。研究结果表明,合理准确地控制SMES的功率输出可以改善系统等值功角的变化,加快系统稳定的恢复速度,该研究结果可为利用SMES提高多机系统暂态稳定性的控制提供参考。

含风电场的电力系统节点电压脆弱性评估

含风电场的电力系统节点电压脆弱性的研究,重点在于节点电压脆弱度指标的计算。将并网运行的风电场视作具有随机性的扰动源,根据风速变化将风电场运行划分成不同的扰动状态,通过潮流计算得出含风电场的电力系统在不同风速条件下的节点电压值,并采用引入优化乘子的保留非线性潮流法(preserving nonlinear flow algorithm,PNFA)计算节点临界电压,进而求取节点电压脆弱度指标。对引入风电场的IEEE14母线系统进行仿真计算,并通过对比求得的节点电压脆弱度指标以及不同并网点对脆弱度及脆弱度排序的影响,充分评估风电场的并网运行对系统节点电压脆弱性的影响。

基于有源节点序阻抗模型的风电场稳定性分析及其振荡参与风险评估方法

阻抗模型由于物理意义清晰广泛应用于风电场多机网络的稳定性分析,但在研究结构较为复杂的风电场时仍存在维数高、分析难度大和拓展性差的不足,同时现有分析方法难以实现风电场中各有源节点的振荡参与度定量描述。该文以有源节点和无源网络间的交互为切入点,提出一种适用于多节点复杂网络的稳定判据与振荡参与风险评估方法。首先,依据风电场序阻抗网络模型划分有源节点和无源网络,分析单机有源装备和无源网络的自稳性与导纳间的关系,在基于有源多节点等价模型基础上推导风电场序阻抗网络稳定判据;同时,定义各有源节点在扰动频率和耦合频率下的振荡参与因子,实现考虑耦合频率影响下的风电场振荡风险评估。最后,应用具体的算例验证所提分析方法的有效性。

基于ZigBee的风电场测风系统的设计

风场建设和运行离不开气象服务,要对风场的气象情况进行实时检测。长期以来气象参数的获得一直停留在人工采集阶段,同时也不便于多区域气象数据的共享。微电子技术、无线通信技术和传感器技术的进步,推动了无线传感器网络的快速发展。文章提出了运用无线传感器网络在风电场进行测风数据采集,从低功耗、低成本的角度出发,采用S3C2410ARM芯片与CC2430 ZigBee芯片作为核心,对传感器节点软硬件进行了设计,实现了对风电场气象数据的采集和无线传输。

电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法

潮流计算是电流传输分析的主要环节,它可以反馈区域电力的稳定情况,具有基础性、阶段性、评估性等特征。文章结合风电调节的相关理论,着重对电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法进行探究,以达到充分把握电力供应条件,提升电力供应效率的目的。

电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法分析

电力系统潮流计算是电力系统中的主要计算方式之一,其本身强调的是对变压器、线路、电容、电阻等电力系统中各组成部分的综合评估,从而得出风电场电力生产情况的综合数据,是风电场提升产量,降低电力供应损耗的核心办法。在电力系统中,风电场节点是关键的影响因素,若风电场节点和平衡点出现失衡的情况,则会直接导致供电稳定度下降,因而需要潮流计算来调整风电场节点的内容,确保其始终稳定,不会出现失衡的状况。因此,文章将从电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法的重要性入手,全面展开电力系统潮流计算中风电场节点的处理方法分析。

“辽河一号”风机安装船结构设计

"辽河一号"风机安装船根据自身特点,在遵循规范的前提下进行结构设计。设计以降低结构质量为主要目标,同时兼顾考虑建造的施工便利和工艺优化,从材料选取、结构布置、节点设计等方面进行论述。经有限元计算,分析结果表明:各工况下结构强度满足规范要求。