利用儲(chǔ)能提升含風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究.pdf

1、與常規(guī)同步機(jī)組運(yùn)行特性不同，風(fēng)力發(fā)電具有強(qiáng)隨機(jī)、弱可控以及弱抗擾特性。大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)將會(huì)使得電力系統(tǒng)的運(yùn)行特性發(fā)生實(shí)質(zhì)性變化，含有大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性將會(huì)受到嚴(yán)重威脅。如何保障含風(fēng)電電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行成為了一個(gè)亟待解決的關(guān)鍵問題。儲(chǔ)能技術(shù)具有快速功率調(diào)節(jié)能力和強(qiáng)致穩(wěn)性，是一種改善含風(fēng)電電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的有效手段。因此，本文將開展利用儲(chǔ)能技術(shù)提高含風(fēng)電電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性方面的研究。本文分別介紹了風(fēng)電和儲(chǔ)能技術(shù)的研究現(xiàn)狀

2、以及發(fā)展趨勢，歸納總結(jié)了含風(fēng)電電力系統(tǒng)存在的主要安全穩(wěn)定問題及儲(chǔ)能技術(shù)在其中的應(yīng)用現(xiàn)狀，進(jìn)而提出了本文的研究思路。從利用儲(chǔ)能技術(shù)改善風(fēng)電場快速頻率響應(yīng)特性、輔助風(fēng)電場低電壓穿越以及提高含風(fēng)電電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定特性的控制策略與實(shí)現(xiàn)方法這三方面開展了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在定義風(fēng)電-儲(chǔ)能系統(tǒng)虛擬慣量的基礎(chǔ)上，通過理論推導(dǎo)和分析得到了使得風(fēng)電場具有和等容量同步發(fā)電機(jī)相似慣量響應(yīng)特性的最小儲(chǔ)能功率容量需求。基于模糊邏輯控制方法設(shè)

3、計(jì)了一種利用儲(chǔ)能裝置補(bǔ)償風(fēng)電場慣量和輔助其參加快速頻率響應(yīng)的控制策略。該控制策略減小了儲(chǔ)能裝置在參與系統(tǒng)頻率調(diào)整過程中的最大有功輸出，使得儲(chǔ)能容量能夠等于上述理論分析最小值。仿真分析表明：風(fēng)電場只需要配備功率容量為其額定裝機(jī)容量5％的儲(chǔ)能裝置就可以具備和等容量同步發(fā)電機(jī)類似的慣量響應(yīng)特性。⑵在風(fēng)電場低電壓穿越期間，風(fēng)電場根據(jù)并網(wǎng)導(dǎo)則向系統(tǒng)注入無功電流可能會(huì)導(dǎo)致鎖相環(huán)控制的風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)生頻率失穩(wěn)現(xiàn)象。通過建立低電壓穿越期間風(fēng)電系統(tǒng)的詳細(xì)數(shù)學(xué)

4、模型，揭示了風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)的形成機(jī)理?；诖?，設(shè)計(jì)了一種利用儲(chǔ)能裝置改善風(fēng)電場低電壓情況下注入電流特性的穩(wěn)定控制策略，該控制策略通過維持風(fēng)電場并網(wǎng)母線點(diǎn)處頻率穩(wěn)定，可為風(fēng)電場內(nèi)所有風(fēng)電機(jī)組提供了頻率穩(wěn)定的鎖相信號(hào)，從而避免了風(fēng)電系統(tǒng)發(fā)生頻率失穩(wěn)現(xiàn)象。⑶建立了含有鎖相環(huán)動(dòng)態(tài)特性的雙饋風(fēng)電機(jī)組外送系統(tǒng)小擾動(dòng)分析模型，分析了雙饋風(fēng)電機(jī)組不同運(yùn)行狀態(tài)、并網(wǎng)點(diǎn)強(qiáng)弱以及鎖相環(huán)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律。研究表明風(fēng)電機(jī)組鎖相環(huán)回路發(fā)生振蕩可能是風(fēng)電

5、經(jīng)過長距離輸電線外送發(fā)生振蕩頻率為10Hz左右功率振蕩現(xiàn)象的誘因。且雙饋風(fēng)電機(jī)組并入的電網(wǎng)越弱、鎖相環(huán)參數(shù)越大越容易導(dǎo)致含風(fēng)電電力系統(tǒng)發(fā)生這類功率振蕩。為了有效抑制這類功率振蕩，基于相位補(bǔ)償原理設(shè)計(jì)了一種儲(chǔ)能阻尼控制器，并仿真驗(yàn)證了其有效性。⑷采用含有鎖相環(huán)的雙饋風(fēng)電機(jī)組詳細(xì)模型，從風(fēng)電并網(wǎng)改變系統(tǒng)潮流以及影響附近同步發(fā)電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩兩方面分析了風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)常規(guī)機(jī)組間小擾動(dòng)特性的影響規(guī)律。研究表明大多數(shù)情況下大規(guī)模雙饋風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)將會(huì)惡化同