考虑风电参与的自动发电控制方法研究
发布时间：2021-08-23 18:42
环境保护与社会发展的矛盾,使以风电为代表的清洁能源得到推广及应用,对资源节约、环境保护及经济发展具有重要意义。风电大规模并网时,由于风机特有的功率解耦运行方式,使其转子转速无法响应电网频率的变化,降低了电网的调频能力;同时,随着风电渗透率的提高,风电功率的波动性也给电网的安全运行带来影响,对传统火电机组主导的自动发电控制（Automatic Generation Control,AGC）提出更大的挑战。本文从风电参与电网调频的风机功率输出控制方法与适应于风电参与调频时的自动发电控制方法两个方面展开研究,具体内容包括:首先,在AGC系统基本原理、构成、控制策略及目标基础上,详细叙述了火电机组和风电机组各部分数学模型,并以此构建了含风电的互联AGC系统模型。然后,根据风电参与电网调频时对风电功率输出的控制需求,分析了用于风电输出调整的次优功率跟踪（Optimal Power Point Tracking,OPPT）与桨距角控制机理,并在传统OPPT基础上,提出了叠加电力系统频率二阶导数的风机快速频率响应OPPT（Fast Frequency Respond OPPT,FFR-OPPT）控制...
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多区域互联AGC系统概念图
湖北工业大学硕士学位论文10统发生某些意外事件（如：发电机组因故障停机等），会打破电力系统中原有的有功-负荷之间的平衡，导致系统频率的突增或是突减，从而有可能使得频率偏差超出国家规定的调频死区的限制。此时，AGC系统检测到频率穿越了死区的限制，即会开始动作生成调频信号调节电网中备用机组的有功出力，重建电力系统的有功-负荷平衡。AGC系统调整电网频率的全过程如图2.2所示。图2.2电力系统调频过程图频率的一次调节是指当电力系统的频率偏差越过调频规定的死区时，发电机自身内在的控制回路响应频率的波动信号，自动的调整发电机的有功输出量。在一次调频的初期，主要是发电机进行惯性响应，时长一般在10秒左右。这一过程主要将发电机组转子中的旋转动能作为电力系统调频的备用容量，通过发电机组自身的调节特性提取动能并以电能的形式回馈给电网，以快速的补偿电力系统中的有功，因此惯性响应的主要目的是减缓频率的快速偏移。随着转子动能释放的结束，发电机达到新的稳定运行状态。由于发电机旋转备用容量的有限，无法使得电力系统的频率恢复到额定值，因此频率的一次调节是有差调节，存在稳定的调频稳态误差，主要为了减缓频率变化初期的快速偏移，因此为了使频率恢复到额定值需要进行频率的二次调节。在现如今的电力系统之中，当频率的一次调节完成后，通常依旧存在不可接受的调频稳态误差，因此在现代电力系统中大多通过频率的二次调节来消除一次调频过程之后遗留下来的稳态误差。二次调节是指由专用的备用发电机提供稳定可调的有功容量，并实时跟踪电力系统的频率信号，调节备用发电机的有功出力，来维持电力系统频率的相对稳定。二次调频过程改变调速系统的设定参考值，从而调节备用机组的有功出力，完全补偿电力系统的有
湖北工业大学硕士学位论文112.1.2AGC系统基本组成目前，区域互联的AGC系统大多由几个较小的区域电网运用联络线进行连接，从而构成大型电网。其中每一个子控制区域都根据电网导调中心的功率信号来进行功率的交换，AGC系统的构成如图2.3所示。图2.3AGC系统构成图在现如今的大规模电网中，通常将系统的主站做为整个AGC系统的控制核心。其构成通常可以分为硬件和软件两个大系统，其中硬件系统大多采用具有很强浮点计算能力的计算机来进行大规模的数据运算；AGC软件系统主要用于人机交互和能量管理；除此之外，还有其他AGC控制系统等多个子系统构成。在AGC构成中，信息传输系统主要用于电网导调中心对于各个区域不同发电机之间的功率分配信息的传递，其次用于发电机控制站之间的信息传递。信息传输系统的大致可以被分为负责通信的网路、主站；负责数据传递的数据链路；负责自动操作的远动装置（RTU）等部分。发电厂层的控制系统首先就是要接受电网导调中心的调度指令，依据调度指令来完成发电机有功输出的分配。图2.4AGC系统运行图自动发电控制系统包含多个控制单元，是一套复杂而精密的控制系统，其运
【参考文献】：
期刊论文
[1]高渗透率风电并网下的电力系统调频技术综述[J]. 张峰,孟高军,孙玉坤,刘海涛,李建林. 电气应用. 2019(09)
[2]风电产业发展现状及制约瓶颈[J]. 吕文春,马剑龙,陈金霞,吴雨晴. 可再生能源. 2018(08)
[3]风电机组输出功率平滑技术综述[J]. 朱瑛,高云波,臧海祥,徐聪,郝荣国,石卫军. 电力系统自动化. 2018(18)
[4]基于功率跟踪曲线切换的变速风电机组虚拟惯量控制[J]. 马少康,耿华,杨耕,李琦. 电力系统自动化. 2018(17)
[5]双馈风电机组参与电网一次调频的多风速段综合控制及变参数整定[J]. 陈斌,王德林,张俊武,范林源,李颖颖,康积涛. 电工电能新技术. 2018(11)
[6]风电参与电力系统调频技术研究的回顾与展望[J]. 张旭,陈云龙,岳帅,查效兵,张东英,薛磊. 电网技术. 2018(06)
[7]风电参与电力系统调频综述[J]. 赵嘉兴,高伟,上官明霞,查效兵,岳帅,刘燕华. 电力系统保护与控制. 2017(21)
[8]基于可变减载率超速控制的双馈异步风机参与微电网调频研究[J]. 姜莹,边晓燕,李东东,周歧斌. 电机与控制应用. 2017(09)
[9]风电场等效虚拟惯性时间常数计算[J]. 李世春,邓长虹,龙志君,周沁,郑峰. 电力系统自动化. 2016(07)
[10]结合超速备用和模拟惯性的双馈风机频率控制策略[J]. 丁磊,尹善耀,王同晓,姜吉平,程法民,司君诚. 电网技术. 2015(09)
博士论文
[1]变速风电机组的虚拟惯性与系统阻尼控制研究[D]. 张祥宇.华北电力大学 2013
硕士论文
[1]大规模风电参与电力系统频率控制的策略研究[D]. 于梦琪.华北电力大学(北京) 2017
[2]CPS标准下新能源电力系统AGC机组动态优化调度的改进模型[D]. 张荣荣.重庆大学 2016
[3]大规模风电集中接入对电网小干扰稳定性的影响研究[D]. 李扬.华北电力大学 2013
[4]大规模风电并网对系统频率影响分析[D]. 蒋大伟.东北电力大学 2010
本文编号：3358394
【文章来源】：湖北工业大学湖北省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多区域互联AGC系统概念图
湖北工业大学硕士学位论文10统发生某些意外事件（如：发电机组因故障停机等），会打破电力系统中原有的有功-负荷之间的平衡，导致系统频率的突增或是突减，从而有可能使得频率偏差超出国家规定的调频死区的限制。此时，AGC系统检测到频率穿越了死区的限制，即会开始动作生成调频信号调节电网中备用机组的有功出力，重建电力系统的有功-负荷平衡。AGC系统调整电网频率的全过程如图2.2所示。图2.2电力系统调频过程图频率的一次调节是指当电力系统的频率偏差越过调频规定的死区时，发电机自身内在的控制回路响应频率的波动信号，自动的调整发电机的有功输出量。在一次调频的初期，主要是发电机进行惯性响应，时长一般在10秒左右。这一过程主要将发电机组转子中的旋转动能作为电力系统调频的备用容量，通过发电机组自身的调节特性提取动能并以电能的形式回馈给电网，以快速的补偿电力系统中的有功，因此惯性响应的主要目的是减缓频率的快速偏移。随着转子动能释放的结束，发电机达到新的稳定运行状态。由于发电机旋转备用容量的有限，无法使得电力系统的频率恢复到额定值，因此频率的一次调节是有差调节，存在稳定的调频稳态误差，主要为了减缓频率变化初期的快速偏移，因此为了使频率恢复到额定值需要进行频率的二次调节。在现如今的电力系统之中，当频率的一次调节完成后，通常依旧存在不可接受的调频稳态误差，因此在现代电力系统中大多通过频率的二次调节来消除一次调频过程之后遗留下来的稳态误差。二次调节是指由专用的备用发电机提供稳定可调的有功容量，并实时跟踪电力系统的频率信号，调节备用发电机的有功出力，来维持电力系统频率的相对稳定。二次调频过程改变调速系统的设定参考值，从而调节备用机组的有功出力，完全补偿电力系统的有
湖北工业大学硕士学位论文112.1.2AGC系统基本组成目前，区域互联的AGC系统大多由几个较小的区域电网运用联络线进行连接，从而构成大型电网。其中每一个子控制区域都根据电网导调中心的功率信号来进行功率的交换，AGC系统的构成如图2.3所示。图2.3AGC系统构成图在现如今的大规模电网中，通常将系统的主站做为整个AGC系统的控制核心。其构成通常可以分为硬件和软件两个大系统，其中硬件系统大多采用具有很强浮点计算能力的计算机来进行大规模的数据运算；AGC软件系统主要用于人机交互和能量管理；除此之外，还有其他AGC控制系统等多个子系统构成。在AGC构成中，信息传输系统主要用于电网导调中心对于各个区域不同发电机之间的功率分配信息的传递，其次用于发电机控制站之间的信息传递。信息传输系统的大致可以被分为负责通信的网路、主站；负责数据传递的数据链路；负责自动操作的远动装置（RTU）等部分。发电厂层的控制系统首先就是要接受电网导调中心的调度指令，依据调度指令来完成发电机有功输出的分配。图2.4AGC系统运行图自动发电控制系统包含多个控制单元，是一套复杂而精密的控制系统，其运
【参考文献】：
期刊论文
[1]高渗透率风电并网下的电力系统调频技术综述[J]. 张峰,孟高军,孙玉坤,刘海涛,李建林. 电气应用. 2019(09)
[2]风电产业发展现状及制约瓶颈[J]. 吕文春,马剑龙,陈金霞,吴雨晴. 可再生能源. 2018(08)
[3]风电机组输出功率平滑技术综述[J]. 朱瑛,高云波,臧海祥,徐聪,郝荣国,石卫军. 电力系统自动化. 2018(18)
[4]基于功率跟踪曲线切换的变速风电机组虚拟惯量控制[J]. 马少康,耿华,杨耕,李琦. 电力系统自动化. 2018(17)
[5]双馈风电机组参与电网一次调频的多风速段综合控制及变参数整定[J]. 陈斌,王德林,张俊武,范林源,李颖颖,康积涛. 电工电能新技术. 2018(11)
[6]风电参与电力系统调频技术研究的回顾与展望[J]. 张旭,陈云龙,岳帅,查效兵,张东英,薛磊. 电网技术. 2018(06)
[7]风电参与电力系统调频综述[J]. 赵嘉兴,高伟,上官明霞,查效兵,岳帅,刘燕华. 电力系统保护与控制. 2017(21)
[8]基于可变减载率超速控制的双馈异步风机参与微电网调频研究[J]. 姜莹,边晓燕,李东东,周歧斌. 电机与控制应用. 2017(09)
[9]风电场等效虚拟惯性时间常数计算[J]. 李世春,邓长虹,龙志君,周沁,郑峰. 电力系统自动化. 2016(07)
[10]结合超速备用和模拟惯性的双馈风机频率控制策略[J]. 丁磊,尹善耀,王同晓,姜吉平,程法民,司君诚. 电网技术. 2015(09)
博士论文
[1]变速风电机组的虚拟惯性与系统阻尼控制研究[D]. 张祥宇.华北电力大学 2013
硕士论文
[1]大规模风电参与电力系统频率控制的策略研究[D]. 于梦琪.华北电力大学(北京) 2017
[2]CPS标准下新能源电力系统AGC机组动态优化调度的改进模型[D]. 张荣荣.重庆大学 2016
[3]大规模风电集中接入对电网小干扰稳定性的影响研究[D]. 李扬.华北电力大学 2013
[4]大规模风电并网对系统频率影响分析[D]. 蒋大伟.东北电力大学 2010
本文编号：3358394
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