风电参与电力系统频率调节的策略研究

【摘要】：随着我国风力发电的快速发展，电网中的风电渗透率变得越来越高。目前风电机组普遍采取最优功率输出策略，对电力系统频率缺乏支撑作用，易造成系统频率污染。国家标准《风电场接入电力系统技术规定》（GB/T19963-2011），虽对风电机组并网运行时的频率范围进行了规范，也涉及到有功功率控制问题，但尚未明确风电场参与电网调频的具体要求。本文针对双馈感应发电机（DFIG）型风电机组和风电场适度参与电力系统调频的有关策略问题展开研究，以期对高渗透率电网中的风电参与电力系统的调频提供技术支持。 在风电机组参与电力系统频率调节的过程中，为适应调节需求，通常必须使DFIG降载运行。因此，本文首先对DFIG次优功率运行的有功功率保留策略进行研究，目的是使DFIG在满足系统调频能力要求的同时，兼顾风电场的经济损失。研究分别针对一、二次调频有功功率保留方式展开，提出追踪曲线分段处理策略，并依据系统对风电场调频能力的要求和风电场可承受经济性损失两个约束条件进行参数整定。当风速高于门槛风速时，DFIG保留部分有功功率，保留值根据转速不等率整定，并依据常规机组转速不等率，适当地对DFIG进行放宽。同时，依据我国对电力系统频率偏差的规定，对DFIG因承担调频需要预留的有功功率余量进行折算。 然后，对DFIG一次调频的控制方式进行研究。在对比分析目前已有的转速控制方法和次优功率转速控制方法的基础上，本文选择次优功率转速控制方法并增加桨矩角控制环节，使DFIG的一次调频效果更趋稳定。 对DFIG参与系统二次调频问题，本文提出综合利用桨矩角控制和次优功率运行方式的策略。桨矩角调节是一个机械过程，变化速度相对较慢，但能够满足二次调节的要求。考虑到实用化的要求，本文对桨矩角和输出功率之间的函数关系加以适当简化，有效地降低了控制方法的阶数。DFIG参与一、二次调频的联合仿真表明，论文策略可使DFIG有效完成调频任务。 最后，研究了风电场调频优化策略，以及风电场接收二次调频指令后向机组分配任务的机制，提出了一种基于负荷实时监测和短期预测数据、依其波动成分有针对性地启动相应调频方式的优化方法，并根据场内风电机组之间的工况差异和机组下一时段运行工况的预测情况，对调整量进行优化分配，使风电场在控制经济损失的同时有效完成电网下达的调频任务。 本文上述研究，有助于完善风电机组一、二次调频方法，其控制策略能够兼顾调频能力和机组运行经济性：对风电场调频策略的优化，进一步降低了风电场弃风量，使经济性得到改善；二次调频任务在风电场中分配方式的有差策略，使风电场二次调频任务更能够顺利完成。 本文得到国家高技术研究发展计划项目（863计划）《高渗透率间歇性能源的区域电网关键技术研究和示范》（2011AA05A105）和国家自然科学基金项目《含间歇式能源的大型电力系统绿色能效协联优化理论研究（》50877014）资助。 【关键词】：电力系统 风电场 频率调节 桨矩角 转子转速
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM614
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目录8-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究的目的、意义10-11
• 1.2 风力发电技术研究概况11-12
• 1.3 风电场参与系统调频的研究现状12-14
• 1.3.1 DFIG一次调频研究现状12-13
• 1.3.2 DFIG二次调频研究现状13
• 1.3.3 风电场调频策略研究现状13-14
• 1.4 本文主要工作14-16
• 第2章 风电参与调频的总体方案与策略设计16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 风电参与系统调频的总体策略16-19
• 2.3 有功余量保留策略与有关参数整定方法19-25
• 2.3.1 风电机组参与调频的常用控制方式19
• 2.3.2 风电机组参与一次调频时的转速控制方式19-23
• 2.3.3 有功余量保留及参数整定23-25
• 2.4 本章小结25-26
• 第3章 DFIG参与一次调频策略26-42
• 3.1 引言26
• 3.2 DFIG一次调频策略26-30
• 3.2.1 转速控制策略27-28
• 3.2.2 桨矩角调节策略28-30
• 3.3 DFIG一次调频策略仿真30-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第4章 DFIG参与二次调频策略42-55
• 4.1 引言42
• 4.2 DFIG二次调频策略42
• 4.3 DFIG一次、二次调频协调策略仿真42-48
• 4.3.1 系统负荷突增时电网频率响应43-45
• 4.3.2 系统负荷突减时电网频率响应45-48
• 4.4 风速分段调节策略验证48-54
• 4.4.1 低风速下负荷突增时调频效果48-51
• 4.4.2 低风速下负荷突减时调频效果51-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 风电场参与系统调频策略55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 基于负荷波动的风电场调频优化策略55-60
• 5.3 电网调控指令在场内机组间的分配策略60-62
• 5.3.1 下调指令的分配方法60-61
• 5.3.2 上调指令的分配方法61-62
• 5.4 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-68
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果68-70
• 致谢70

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

兼顾系统调频需求的分布式风电分散自治调控策略    陈宁;于继来;

基于变速恒频的风力发电机控制系统研究    张海龙;曾宁春;付强;

大规模风电并网引起的电力系统运行与稳定问题及对策    迟永宁;李群英;李琰;王真;石文辉;王跃峰;

与风电并网相关的研究课题    雷亚洲

大量风电引入电网时的频率控制特性    韩民晓;崔军立;姚蜀军;

变速恒频双馈风电机组频率控制策略    曹军;王虹富;邱家驹;

不平衡电压下双馈发电系统控制策略    郑艳文;李永东;柴建云;龚细秀;苑国锋;

考虑电网约束的风电场自动有功控制    乔颖;鲁宗相;

分频风力发电系统最优功率输出控制    朱卫平;王秀丽;王锡凡;

变速变桨距风电机组的高风速变桨距控制    王斌;吴焱;丁宏;杨卫民;余华武;

适用于农网的中小功率风力发电电源研究    汪洋;成立;

风轮机特性的模拟    荆龙;王昕;汪至中;

变速恒频双馈异步发电机组的控制技术    刘尹霞;刘峰;

双馈感应发电机调速风力机    魏毅立,李华德,吴振奎,尚德舜

基于电力电子变流技术的风力能源变换系统    赵莉;刘连根;宋平岗;

风力发电机组    唐建平;王立鹏;

电网电压严重不对称或零电压时DFIG风电机组不间断运行的实现    徐凤星;佘岳;刘连根;蒋耀生;刘志星;刘鹏飞;

变频技术在变速恒频异步风力发电系统中的应用    苑国锋;李永东;

VACON变频器在直驱型风力发电系统独立变桨中的应用可行性分析    高志刚;李建林;张雷;张丽娜;

风光柴互补发电系统控制策略的研究    尹静;张庆范;刘畅;

我国高原地区风力发电研究    缪江豫;邢瑞鹏;

自抗扰控制技术在变速恒频双馈风力发电系统中的应用    周雪松;李超;马幼捷;李季;于阳;

积分模糊滑模控制在变速风力发电机组中的应用    杨锡运;刘欣然;

基于神经网络的变速恒频风机变桨距控制    刘青松;岳晋萍;

风电并网技术研究    赵莹;邹亚麟;

对风力发电机组并网技术问题的探讨    陈艳;

含风电场电力系统潮流计算    吴义纯;丁明;张立军;

甘肃电网气象信息服务系统应用功能探讨    韩自奋;

双馈感应风电机组的动态建模及仿真分析    崔杨;穆钢;严干贵;张斌;

新型空调柜的创新设计    陈炯;

分布式电源的概率建模及其对电力系统的影响    王敏

无刷双馈电机建模及智能控制策略研究    邵宗凯

变速恒频风力发电系统故障特性与保护技术研究    撖奥洋

风能转换系统的分析、控制与优化方法研究    吴定会

浮力摆式波浪能发电装置关键技术研究    张大海

大型风电机组变桨距控制策略研究    王哲

永磁式直驱风电机组控制技术研究    刘颖明

双馈风电机组模型预测控制研究    井艳军

双馈风力发电系统中双变流器优化联合控制    贾俊川

我国风能资源最优化开发研究    王健

吉林省洮南风电场选址及长远发展分析    陈海清

风力发电机偏航控制系统的研究    金长生

低碳经济背景下风力发电布局与评价研究    黄海燕

基于DSP的开关磁阻电机风力发电系统研究    王增国

基于LabVIEW的风力机叶片振动监测系统开发    陈顺章

考虑风速随机性的风电场电压相关问题的研究    周志飞

风电场动态无功补偿方案设计    冯凯辉

基于鲁棒优化的POOL模式下的发电商自调度研究    文强

风光联合发电系统建模与设计    陈丽

海洋潮流能发电控制系统研究    王刚

风能和太阳能发电系统中的储能电池    桂长清;

无刷双馈调速电机开环下的性能研究    杨顺昌,廖勇,青云

无刷双馈电机转子磁场定向控制策略的研究    黄守道,王耀南,黄科元,林友杰

VSI型电力扰动发生装置的实现    韩民晓,金秀月,尤勇,潘丽珠

级联式无刷双馈电机的建模与仿真    张云竹;熊光煜;

变桨距风力发电机组控制策略的研究    徐建军;王惠斌;闫丽梅;

无刷双馈风力发电机的控制策略与实现    杨元侃;惠晶;

实现余弦交点法的一种近似算法    何必,林桦,邹云屏

直驱式风力发电系统最大风能追踪策略研究    凌禹;张同庄;邱雪峰;

分布式发电及其对电力系统的影响    梁才浩,段献忠

水电文摘    

国外的风能发电    张培基

我国风力发电现状与趋势    余宗焕

我国可持续能源系统发展的途径探讨    王淑娟,王彦佳,施祖麟

并网风电场可避免费用研究    陈树勇,杨秀媛,赵彩虹,叶森,陈立东

风电场最佳风力机的确定    张洪亮,李为民,曹秋会

世界风能利用现状及发展趋势    

老爷庙风电场风能资源评价    刘晓燕,徐卫民,贺志明

风力发电及其发展    李绪兰;

青海省建设大型风电场的可行性分析    李文婷

靖边县龙洲乡风电场风能资源特征分析    何晓嫒;陈建文;王琦;雷杨娜;崔巍;

大理电网风电接入的分析    袁蓉;

风电场并网布局对系统稳定性的影响研究    乔建强;杨水丽;陈江涛;李蓓;

连云港沿海风电场近地层湍流强度特征分析    班欣;陈飞;祁欣;钱飞;曹开文;

沿海风电场近地层湍流强度特征分析    班欣;沙文钰;冯还岭;姜有山;祁欣;

中水白城风电发展有限公司查干浩特风电场49．5MW建设项目    

沿海风电场近地层湍流强度特征分析    班欣;冯还岭;李中林;姜有山;祁欣;

河北建投新能源有限公司河北康保卧龙山风电场建设项目    

风电场容量比对无功补偿容量的影响研究    栗然;张孝乾;唐凡;柯拥勤;

电力系统潮流计算中风电场节点的考虑方法    王伟胜;申洪;

30万千瓦风电场开发项目落地双塔    记者 姜强

风机企业海外投资风电场    本报记者 陈玮英

大风坝者磨山风电场通过竣工验收    记者 勾六零

投资40亿元的50万千瓦风电场落户会宁    谢东芹

江苏：建亚洲最大风电场    刘海

世界最大海上风电场在英启用    记者 王涛

象山风电建设风生水起    象山记者站 陈光曙　丁华 记者 王量迪

应加强风电场雷电监测评估和预警    中国气象局公共气象服务中心 杨振斌　姚雯

功率预测：风电场稳定并网的重要保证    北京国能日新控制系统技术有限公司总经理 雍正

三座风电场将接入山西电网    记者 张一龙　通讯员 王皑 林霞

大规模风电场群联网的源网协调性研究    崔杨

直驱式风电场动态等值建模研究    蔺红

基于功率全程可调的风电场优化调度策略    柳玉

风电场动态等值建模方法研究    苏勋文

省级调度中心风电场调度管理技术支持系统关键问题研究    白永祥

基于混合储能的风电场实时功率调控系统研究    于芃

风电场有功功率控制系统关键技术研究    郑刚

风电场并入电网的调控理论研究    王成福

含风电场电力系统优化运行研究    陈功贵

内蒙古电网大规模风电入网的运行分析及调度方案设计    侯佑华

含风电场的电力系统频率稳定分析研究    张俊

并网型风电场的短路电流计算及低电压穿越能力分析    李晓涛

风电接入对配电网的影响及对策研究    陆以军

含有储能设备的风电场并网运行相关问题研究    张飞

含大规模风电场的电网等值研究    谭娟

尼尔基风电场新建工程可行性研究    吴勇

大唐吉林向阳风电场风机布置方案及发电量研究    李钦伟

大型风电场接入电力系统暂态稳定性研究    蔡彦涛

含直驱机组风电场的电力系统电压稳定性研究    赵海岭

智能电网中分布式电源对改善配电网电能质量方面的应用研究    项喆