考虑风电不确定性的电网频率控制研究

发布时间：2020-04-14 03:51

【摘要】：在风力发电技术迅猛发展的大环境下,风电在我国的能源结构中已经占据重要的一席之地。目前,新建的大型风电场普遍采用的风电机组本身与电网频率隔离而无法像传统同步发电机一样对电网频率做出有效响应,为此,已经有大量的学术研究和工程实践采用附加频率控制环节的方式来实现风电机组参加系统调频的目标。但是,本文注意到风电具有不确定性,而这个风电的不确定性对风电机组参与系统一次调频有一定影响,所以,本文针对此影响作出了详细分析以及给出了初步对策。主要研究内容与成果有:1、分析了DFIG双馈风机(Double-Fed Induction Generator,DFIG)对电网频率调整的影响。针对系统中不同风电渗透率对电网频率调整的影响作了探讨分析,并且以标准IEEE 14节点系统模型为基础搭建了仿真平台,验证了随着风电渗透率的逐渐增加,电力系统整体的转动惯量和单位功率调节能力会逐渐削弱。2、对考虑风电不确定性的电网调频备用容量的计算问题做了探讨分析。首先,根据需要,在电力系统中设置了具有不同正态分布模型特征的风电场场景。其次,在风电场减载运行的前提下,计算了具有不确定性的风电场提供原定计划备用容量能力的大小。最后,本着充分利用风电资源的目标,在全时段减载情况下和分时段减载情况下,根据典型日负荷场景和计算出的能力大小并结合事先设置好的置信概率分别测算出了这两种情况下电力系统的总备用需求、风电场所能够提供的备用支持量以及常规火电机组还需要提供的备用能力大小。理论分析表明:根据电力系统中“常规火电机组所能够提供备用能力的上限值水平”可以确定在该时段下是否需要风电场降额运行,由此区分出,在全时段减载情况下,可以使风电机组每时每刻都得到保留有功备用的能力,而这个能力确实在每时每刻减轻了火电机组的备用压力;在分时段减载情况下,可以使风电机组在不需要时满额运行、在需要时降额运行,从而既避免了火电机组出现备用不足的情形,也为系统准备了一定的备用支持来减轻这些时段内火电机组的备用压力,达到充分利用系统中各种电力资源的目标。3、对考虑风电不确定性的DFIG双馈风机参加系统一次调频的策略问题做了探讨分析,设计了风电机组的功率备用控制环节、附加频率控制环节以及多风电场之间的超短期一次调频容量的协调控制策略,并将提出的控制思想在由HVDC(High Voltage Direct Current,HVDC)联结的送受端电网中进行应用,以此来观察仿真控制效果。仿真验证分析表明:当不考虑风电不确定性时,DFIG双馈风机会根据负荷扰动的情况进行功率调整,以此来协助火电机组共同参与到系统一次调频中去;当考虑风电不确定性时,在发生功率缺额的情况下,DFIG双馈风机会根据风电机组得到的预测功率响应量和风电机组剩余的实际有功备用量来确定实际情况下的有功支持量能否匹配上预测情况下的有功支持量,这里也正好体现了因为风速的不确定性(实际风速高于、等于或低于预测风速),风电机组的有功支持量会具有对应的不确定性(实际功率响应量等于或低于预测功率响应量),火电机组的有功出力大小也会具有对应的不确定性(实际有功输出等于或大于预测有功输出);位于同一个风力发电中心内的多个风电场之间进行超短期一次调频容量的协调要比风电场各自独立地参与系统一次调频更能体现出充分利用系统的风电资源以深度减轻火电机组调频压力的宗旨。
【图文】：

仿真模型,一次调频

东南大学硕士学位论文4.3 算例仿真验证4.3.1 两区域互联电网模型DigSILENT/PowerFactory 仿真软件，是电力系统行业常用的一款电磁/机械暂态仿真软件，它不仅具有完整的元器件模型库和友好的人机交互界面，还具有大规模的计算容量和高效的潮流计算能力，，因此常常被视作研究高压直流系统和新能源系统的工具。本文基于 DigSILENT/PowerFactory，搭建了由高压直流输电线路联结的两区域电网，在高压直流参与受端电网一次调频的基础上，对不考虑风电不确定性的风电场不参与系统调频和参与系统一次调频、以及对考虑风电不确定性的风电场参与系统一次调频的控制策略进行仿真分析。两区域互联电网模型如图 4-11 所示。
【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM614

【相似文献】