储能型风电场作为电网黑启动电源的控制技术研究

发布时间：2018-06-03 10:17

  本文选题：局域电网 + 黑启动电源　； 参考：《华北电力大学(北京)》2017年博士论文

【摘要】：受地域资源条件限制,我国一些地区的水资源匮乏,地区内缺少能够作为黑启动电源的水力发电厂,一旦发生大面积停电事故,其电网的恢复将严重依赖于其他电网,恢复时间较长,经济损失严重。我国内蒙古、西北等地区的风能资源十分丰富,风力发电已成为当地的重要电源,并且,通过为风电场配置大容量电池储能系统将其建成储能型风电场,成为一种提高风电场友好性与可控性的有效措施。若能对储能型风电场的潜在功能进行挖掘,使其可以作为电网的黑启动电源,将对增加局域电网内黑启动电源的容量与布点,提高其故障恢复速度具有重要作用。为此,本文依托于实际电网,通过对利用储能型风电场作为其黑启动电源的总体技术方案进行设计,并对所提技术方案的可行性与关键技术问题进行分析与研究,能够为缺水多风地区的电网在选用储能型风电场作为黑启动电源时提供借鉴和理论依据。论文的主要工作如下:1.建立了电池储能系统和双馈风电机组的多工况仿真模型。通过分析并网与孤网模式下电池储能系统的运行原理,分别建立了两种运行模式下储能系统的仿真模型;通过分析双馈风电机组的空载并网运行原理,创新性地建立了可对机组空载并网过程进行仿真的双工况仿真模型。所建电池储能系统和双馈风电机组的多工况仿真模型能够为研究储能型风电场作为黑启动电源的控制技术提供基础。2.研究了利用储能型风电场作为电网黑启动电源时的控制策略。以实际电网作为研究对象,提出了利用储能型风电场作为其黑启动电源的总体技术方案,并对所提技术方案的可行性进行了初步论证;通过对电池储能系统的启动策略和风电机组箱变的充电方案进行研究,设计了一种储能型风电场的自启动方案;为使储能型风电场能够在对输电线路和变压器空载充电、启动火电机组辅机时保持稳定,并避免对储能系统造成过度充电,提出了一种储能型风电场孤网运行控制策略;针对风电场具有最大持续有效出力概率时的情况,采用所提控制策略对储能型风电场启动火电机组的过程进行了仿真。3.提出了一种储能型风电场作为黑启动电源时电池储能系统的容量配置方法。通过分析影响电池储能系统容量配置的因素,从电池系统的额定容量与最大充放电功率、功率转换系统的容量三个方面对电池储能系统容量进行了配置;在此基础上,对利用储能型风电场作为电网黑启动电源的可行性及适用条件作了深入分析。4.针对转速和桨距角频繁动作易使机组产生机械疲劳的问题,对储能型风电场孤网运行时双馈风电机组的有功控制策略进行了改进。通过分析机组运行点的稳定性,建立了以机组转速和桨距角综合调整量最小为目标函数,以有功平衡、运行点稳定性等为约束的优化模型,并提出了优化模型在出现不可行解时的处理机制,以获得可行的最优转移轨迹;建立了风速估计器和运行轨迹控制器,并对变桨系统和转子侧变频器的传统控制策略进行了改进,以使机组能够沿最优转移轨迹调整其有功输出。5.提出了一种黑启动初期风储火系统的分层协调控制策略,使其能够在整体上具备不亚于火电机组有功输出能力的同时,具备更强的无功调控能力。通过分析风储火系统的运行特性,建立了其协调控制模型,并采用差分进化算法实时求解以获得火电厂和储能型风电场的电压调整命令;火电厂根据电压命令调整其火电机组的励磁电压;储能型风电场根据电压命令整定其无功输出,并将无功整定值与有功设定值分配至电池储能系统和每台风电机组;通过对电池储能系统和双馈风电机组进行控制,使其能够在按命令输出指定功率的同时,具备参与孤网调压与调频的能力。
[Abstract]:This paper presents a simulation model of energy storage system based on energy storage type wind farm as its black starting power supply . A layered coordinated control strategy is proposed to adjust its active output along the optimal transfer trajectory . The coordinated control model is established by analyzing the operating characteristics of the air storage system . The energy storage type wind farm adjusts its reactive output according to the voltage command , and controls the energy storage system and the doubly - fed wind turbine to output the specified power according to the command .
【学位授予单位】：华北电力大学(北京)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM614

【参考文献】

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本文编号：1972424