考虑风电参与的电力系统恢复决策研究

发布时间：2020-07-11 20:07

【摘要】：随着现代社会对电力依赖程度的提高,大停电事故造成的经济损失和社会影响越来越严重,尤其是近年来大停电事故频发,有必要提前制定好黑启动方案,以便发生大停电时能够快速、安全地进行系统恢复。电网中风电渗透率不断提高,给电力系统运行带来了新的机遇和挑战,随着风电运行控制技术日益成熟,使风电参与黑启动恢复成为一种可行的恢复控制手段。本文根据黑启动过程的特点和要求,对如何将风电场改造为黑启动电源和参与黑启动方案制定两种情况展开研究,探讨了风电参与黑启动的关键问题,并对双馈风电机组数学模型和柴油发电机模型进行了研究;为探究风电场是否能改造为黑启动电源,对其进行持续有效出力评估,在理论上验证了风电场作为黑启动电源的可行性。为使风电能够平稳、安全地参与黑启动恢复,通过建立机会约束规划模型对风电接入量进行求解,服务于风电参与的黑启动方案制定。当传统黑启动电源相对匮乏的局域电网发生大停电后,可考虑将风电场改造为黑启动电源。以此为背景,提出一种为风电场配备小容量柴油发电机作为支撑电源来实现风电场黑启动的方法,并制定了风电场恢复附近火电机组的黑启动策略。通过分析风电场的有效出力和火电机组辅机容量,确定了风机启动台数及相应的柴油发电机容量,提出了风电场作为黑启动电源的支撑技术。同时,为改善风-柴系统频率调节能力,研究了黑启动时风机的调频控制策略,包括双馈风机的虚拟惯性控制、变桨一次调频和二次调频策略。采用PSCAD/EMTDC对实际算例进行仿真,验证了所提方案的合理性和有效性。考虑到风电具有启动功率小、启动速度快的特点,若能安全、稳定地利用风电,将有效加快系统恢复进程。本文考虑系统调频能力和机组爬坡能力约束,提出了基于机会约束规划模型的风电参与黑启动最佳接入量评估方法,并进一步对风电接入时机进行评估。为了有效发挥风电的作用,提出了考虑风电参与黑启动方案制定的优化方法,对风电接入和负荷恢复进行分时步协调优化,制定出风电参与的最优黑启动方案。以改造后含风电的IEEE39节点系统为算例验证所提方法的可行性和有效性。
【学位授予单位】：华北电力大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TM614;TM73
【图文】：

双馈,风电机组,基本结构,风轮

图 2-1 双馈风电机组的基本结构的数学模型风能中获取的功率可表示为：2 3nom1( , ) 3 /2m wt wt wt P wP T R C V P m为双馈风机发电机风轮在风能中获取的功率；Pnom为风电机组；Rwt为风轮半径；Vw为风轮的转速；Twt为风轮输入传动系统用系数；β 为风轮的桨距角；λ 为风轮的叶尖速比。系统的数学模型统通过双质量块结构来表征为：wt r m wtwt rwt r m wt2 ( )( ) / ( )( )wt wt wt mwt b p cm mH p T D Kp n nT D K p 为微分算子；Hwt为风轮的惯性时间常数；Dm为传动系统的等统的等效刚度系数；r 为双馈风力发电机转子的电角速度； T为传动装置传入发电机的机械转矩。

【参考文献】