風電場風機有功、無功協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度研究.pdf

1、由于世界范圍內(nèi)化石資源的日漸枯竭和各國環(huán)保意識的增強，以風能為代表的新能源發(fā)電技術近些年來獲得了飛速發(fā)展。2014年，我國風電裝機容量、風電增長速度都繼續(xù)位居世界第一。然而，風電外送通道的建設速度遠遠趕不上風電裝機容量的增長速度，風電場棄風問題在短期內(nèi)無法解決，棄風現(xiàn)象將成為一種普遍現(xiàn)象。因此，為了全面地研究風電場對電力系統(tǒng)的影響，除了風電場正常運行的情況外，還要考慮棄風現(xiàn)象，即電網(wǎng)調(diào)度部門向風電場下達的有功出力限值。目前，雙饋異步感應

2、風力發(fā)電機(DFIG)以其特有的優(yōu)勢成為我國主流機型，由DFIG或者DFIG和其他機型組成的大型風電場發(fā)出的無功功率直接關系到風電場并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定，因此研究這種大型風電場自身的無功發(fā)生能力既有重要的理論意義，又有實實在在的應用價值。本文在考慮風電場有功出力限值的基礎上，對風機輸入風速數(shù)據(jù)的處理，風電場動態(tài)等值模型的建立，風電場無功極限與風機有功調(diào)度方案之間的關系，風電場風機有功功率、無功功率協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化模型的建立等方面進行了深入研究，

3、主要研究內(nèi)容及研究成果如下:
　　(1)當風速計故障造成輸入風速數(shù)據(jù)異?；蛉笔r，采用線性回歸模型建立不同風機風速之間的關系，用與其線性關系最密切風機的輸入風速來計算這些風機缺失的輸入風速。通過內(nèi)蒙古某風電場風機的實際風速數(shù)據(jù)驗證了模型的有效性。為了得到更為平穩(wěn)、可靠的風機輸入風速數(shù)據(jù)，利用小波多尺度分解方法處理一段時間內(nèi)風機的輸入風速序列，將處理后的風速作為該臺風機的輸入風速參與后續(xù)風電場模型和風機功率調(diào)度模型的建立。通過在PS

4、CAD平臺上搭建風電場模型，驗證了該方法的有效性。對風機輸入風速的處理和計算可以使建立的風電場等值模型和風機功率調(diào)度模型更加準確。
　　(2)本文對風力發(fā)電機風力機部分的數(shù)學模型進行了深入的分析，提出了以風能利用率(Cp)為分群指標，建立了DFIG風電場的多機動態(tài)等值模型，提高了仿真速度。該方法更貼近風電場實際運行情況，分群指標易于得到。最后在PSCAD軟件平臺上搭建風電場模型，以Cp為分群指標和以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為分群指標兩種建模方法的

5、輸出與詳細模型的輸出進行對比分析，驗證了該模型的有效性。該模型的建立為后續(xù)研究風電場風機功率調(diào)度模型奠定了堅實的基礎。
　　(3)為了減小風電場附加無功補償裝置的運行成本以及投切次數(shù)，充分利用風電場本身的無功發(fā)生能力，建立了一種新的風機有功功率調(diào)度模型，通過該模型可以得到使DFIG風電場發(fā)出最大無功功率的風機有功功率調(diào)度方案。該方案立足于單臺DFIG無功極限的計算公式，從理論上推導得到了對應風電場最大無功極限的有功調(diào)度方案，并給出

6、了求解該方案的具體迭代算法。通過算例驗證了該有功功率調(diào)度方案的有效性。在深入研究DFIG變流器數(shù)學模型和其定、轉(zhuǎn)子控制策略的基礎上，針對由DFIG和鼠籠異步感應風力機(SCIG)組成的混合風電場，建立了用以確定混合風電場發(fā)出最大無功功率的風機有功功率調(diào)度模型，通過在PSCAD平臺上建立混合風電場模型，驗證了模型的有效性。
　　(4)基于上述得到的DFIG風電場的最大無功極限，以風電場內(nèi)所有DFIG損耗最小和每臺DFIG無功裕度最大