大规模风电集群一次调频控制策略研究
发布时间：2020-12-31 11:01
随着风电渗透率的不断提高,电力系统单独依靠传统电源调频的能力逐渐被削弱,这样不仅给电力系统的调度运行带来困难,更对电力系统的安全稳定运行构成潜在威胁。为此,研究大规模风电集群一次调频控制策略成为了迫切需要解决的问题。通过风电参与系统一次调频,不仅能提高电力系统频率响应能力,还可降低风电的弃风率。本文从风电机组层面、风电场层面以及电力系统层面对大规模风电参与系统一次调频控制策略展开研究,主要工作如下:在风电机组层面,本文提出风电机组全风速段控制策略。将虚拟惯性控制与下垂控制相结合实现对机组低风速段的调频控制,并对释放转子动能后的机组进行转子转速恢复控制,避免可能出现的频率二次跌落问题;在高风速段采用桨距角控制,给出桨距角控制流程图,依据不同的频率偏差计算不同的桨距角增量。最终实现高、低风速段共同控制使风机在全风速范围内参与系统频率调整。在风电场层面,本文提出风电场机组调频功率参考值的最优分配方法。针对风电机组的不同运行工况制定分组规则,并对各风速段设定权重因子并建立基于权重因子的风电场内各风机的功率分配策略,对不同风速段的风机给定不同的调频功率,充分发挥各个机组的调频能力实现大规模风电场...
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文总体框架
内蒙古科技大学硕士学位论文-11-将风能利用系数代入式(2.5)可得风力机的输出功率，表示为：POPCvR3221(式2.9)根据桨叶的控制策略的差异，可将风力机区分为定桨距和变桨距两种控制方式。采用变桨距角控制时，),(PC曲线会随桨距角的不同而发生相应改变；而在定桨距控制方式作用下，由于桨距角始终保持恒定，此时风能利用系数pC成为了仅与叶尖速比相关联的单变量函数。在变桨距控制方式下，风轮机的桨距角和叶尖速比都会变化，通过改变桨距角的大小可改变pC的值。风能利用系数),(PC可由式(2.10)表示：1035.008.011)(),(3643215icipceccccCi(式2.10)多项式(2.10)中系数的值依次为，5176.01c，1162c，4.03c，54c，215c，0068.06c。风能利用系数),(PC曲线特性如图：图2.1变桨距风力机性能曲线61cc
内蒙古科技大学硕士学位论文-12-定桨距条件下，pC的取值仅与λ有关，当桨距角0时，风能利用曲线特性图可被绘出，如图2.2所示：图2.2变桨距风力机性能曲线2.1.2双馈风电机组运行特性双馈风力发电机组在不同风速段下所接受的风能不同，输出功率也不同，一般将风电机组运行分为四个区域，包括启动区域、最大功率跟踪区域、恒转速区域以及恒功率区域。启动区域（AB段）：该区域处于双馈式风力发电系统的启动阶段，该阶段的主要任务是风电机组的并网控制。当风速达到风机切入风速时，风机选择合适的时机进入并网状态。最大功率跟踪区域（BC段）：该区域又被称为MPPT区域，处于该阶段的风机主要任务是追踪最大风能。如图2.3所示，在风速变化的过程中，发电机组通过调节发电机转速来确保风能利用系数始终处于最优值pmaxC（位于该区域的叶尖速比为最优值opt），风电机组的有功始终处于最优值optP。恒转速区域（CD段）：也称转速限制区域，随着风速的不断增加，发电机的转速达到了最大值，但是风力机输出的机械功率尚未到达极限值。为了确保机组的安全运行，此时需要退出最大功率跟踪区域，对发电机的转速进行限制。恒功率区域（DE段）：也称之为功率限制区域，风速的持续增加使风力机输出的机械功率达到了变换器和发电机容量的上限。为了确保风力机的机械功率不超出最大
【参考文献】：
期刊论文
[1]中小型风电机组变桨距控制算法研究[J]. 陈广华,张健,张坤婷,李梦凡. 北京交通大学学报. 2019(04)
[2]风力发电对系统频率影响及虚拟惯量综合控制[J]. 李少林,王伟胜,张兴,秦世耀,谢震,王瑞明. 电力系统自动化. 2019(15)
[3]风电场一次调频分层协调控制研究与应用[J]. 王瑞明,徐浩,秦世耀,李少林,张雷. 电力系统保护与控制. 2019(14)
[4]大电网中虚拟同步发电机惯量支撑与一次调频功能定位辨析[J]. 秦晓辉,苏丽宁,迟永宁,郭强,徐希望. 电力系统自动化. 2018(09)
[5]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)
[6]大容量双馈风电机组虚拟惯量调频技术[J]. 李少林,秦世耀,王瑞明,陈晨,杨靖. 电力自动化设备. 2018(04)
[7]基于变参数PI控制的双馈风电机组频率控制策略[J]. 张俊武,王德林,刘柳,潘志豪. 电工电能新技术. 2018(12)
[8]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)
[9]大规模电网源荷协调恢复决策与控制方法[J]. 曹曦,王洪涛. 中国电机工程学报. 2017(06)
[10]风火联合调度的风电场一次调频控制策略研究[J]. 刘吉臻,姚琦,柳玉,胡阳. 中国电机工程学报. 2017(12)
博士论文
[1]风电场有功功率控制系统关键技术研究[D]. 郑刚.电子科技大学 2011
硕士论文
[1]含规模化风电机组的风电场一次调频优化研究[D]. 张松涛.华北电力大学(北京) 2019
[2]风电场一次调频控制方法及试验研究[D]. 汪飞.西安理工大学 2018
[3]风—火—储联合调频运行方法研究[D]. 宫宇.东北电力大学 2018
[4]基于DFIG的大规模风电参与电网调频的控制策略研究[D]. 查效兵.华北电力大学(北京) 2018
[5]电热水器模型构建及其需求侧调频控制策略研究[D]. 周伟健.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于可控负荷优化利用的微电网频率调节策略研究[D]. 边媛.北方工业大学 2017
[7]基于可变系数的双馈风电机组与同步发电机协调调频策略[D]. 隗霖捷.西南交通大学 2017
[8]火电—风电—储能联合调频运行算法研究[D]. 王文剑.北京交通大学 2016
[9]风电场有功功率控制方法研究[D]. 张晓杰.北京交通大学 2016
[10]考虑调频需求的风电场有功优化控制研究[D]. 范冠男.华北电力大学(北京) 2016
本文编号：2949487
【文章来源】：内蒙古科技大学内蒙古自治区
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
论文总体框架
内蒙古科技大学硕士学位论文-11-将风能利用系数代入式(2.5)可得风力机的输出功率，表示为：POPCvR3221(式2.9)根据桨叶的控制策略的差异，可将风力机区分为定桨距和变桨距两种控制方式。采用变桨距角控制时，),(PC曲线会随桨距角的不同而发生相应改变；而在定桨距控制方式作用下，由于桨距角始终保持恒定，此时风能利用系数pC成为了仅与叶尖速比相关联的单变量函数。在变桨距控制方式下，风轮机的桨距角和叶尖速比都会变化，通过改变桨距角的大小可改变pC的值。风能利用系数),(PC可由式(2.10)表示：1035.008.011)(),(3643215icipceccccCi(式2.10)多项式(2.10)中系数的值依次为，5176.01c，1162c，4.03c，54c，215c，0068.06c。风能利用系数),(PC曲线特性如图：图2.1变桨距风力机性能曲线61cc
内蒙古科技大学硕士学位论文-12-定桨距条件下，pC的取值仅与λ有关，当桨距角0时，风能利用曲线特性图可被绘出，如图2.2所示：图2.2变桨距风力机性能曲线2.1.2双馈风电机组运行特性双馈风力发电机组在不同风速段下所接受的风能不同，输出功率也不同，一般将风电机组运行分为四个区域，包括启动区域、最大功率跟踪区域、恒转速区域以及恒功率区域。启动区域（AB段）：该区域处于双馈式风力发电系统的启动阶段，该阶段的主要任务是风电机组的并网控制。当风速达到风机切入风速时，风机选择合适的时机进入并网状态。最大功率跟踪区域（BC段）：该区域又被称为MPPT区域，处于该阶段的风机主要任务是追踪最大风能。如图2.3所示，在风速变化的过程中，发电机组通过调节发电机转速来确保风能利用系数始终处于最优值pmaxC（位于该区域的叶尖速比为最优值opt），风电机组的有功始终处于最优值optP。恒转速区域（CD段）：也称转速限制区域，随着风速的不断增加，发电机的转速达到了最大值，但是风力机输出的机械功率尚未到达极限值。为了确保机组的安全运行，此时需要退出最大功率跟踪区域，对发电机的转速进行限制。恒功率区域（DE段）：也称之为功率限制区域，风速的持续增加使风力机输出的机械功率达到了变换器和发电机容量的上限。为了确保风力机的机械功率不超出最大
【参考文献】：
期刊论文
[1]中小型风电机组变桨距控制算法研究[J]. 陈广华,张健,张坤婷,李梦凡. 北京交通大学学报. 2019(04)
[2]风力发电对系统频率影响及虚拟惯量综合控制[J]. 李少林,王伟胜,张兴,秦世耀,谢震,王瑞明. 电力系统自动化. 2019(15)
[3]风电场一次调频分层协调控制研究与应用[J]. 王瑞明,徐浩,秦世耀,李少林,张雷. 电力系统保护与控制. 2019(14)
[4]大电网中虚拟同步发电机惯量支撑与一次调频功能定位辨析[J]. 秦晓辉,苏丽宁,迟永宁,郭强,徐希望. 电力系统自动化. 2018(09)
[5]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)
[6]大容量双馈风电机组虚拟惯量调频技术[J]. 李少林,秦世耀,王瑞明,陈晨,杨靖. 电力自动化设备. 2018(04)
[7]基于变参数PI控制的双馈风电机组频率控制策略[J]. 张俊武,王德林,刘柳,潘志豪. 电工电能新技术. 2018(12)
[8]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)
[9]大规模电网源荷协调恢复决策与控制方法[J]. 曹曦,王洪涛. 中国电机工程学报. 2017(06)
[10]风火联合调度的风电场一次调频控制策略研究[J]. 刘吉臻,姚琦,柳玉,胡阳. 中国电机工程学报. 2017(12)
博士论文
[1]风电场有功功率控制系统关键技术研究[D]. 郑刚.电子科技大学 2011
硕士论文
[1]含规模化风电机组的风电场一次调频优化研究[D]. 张松涛.华北电力大学(北京) 2019
[2]风电场一次调频控制方法及试验研究[D]. 汪飞.西安理工大学 2018
[3]风—火—储联合调频运行方法研究[D]. 宫宇.东北电力大学 2018
[4]基于DFIG的大规模风电参与电网调频的控制策略研究[D]. 查效兵.华北电力大学(北京) 2018
[5]电热水器模型构建及其需求侧调频控制策略研究[D]. 周伟健.哈尔滨工业大学 2017
[6]基于可控负荷优化利用的微电网频率调节策略研究[D]. 边媛.北方工业大学 2017
[7]基于可变系数的双馈风电机组与同步发电机协调调频策略[D]. 隗霖捷.西南交通大学 2017
[8]火电—风电—储能联合调频运行算法研究[D]. 王文剑.北京交通大学 2016
[9]风电场有功功率控制方法研究[D]. 张晓杰.北京交通大学 2016
[10]考虑调频需求的风电场有功优化控制研究[D]. 范冠男.华北电力大学(北京) 2016
本文编号：2949487
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