智能電網(wǎng)環(huán)境下風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)技術(shù)研究.pdf

1、黑啟動(dòng)是指整個(gè)電力系統(tǒng)因故障全停后，不依賴別的系統(tǒng)幫助，通過(guò)系統(tǒng)中具有自啟動(dòng)能力機(jī)組帶動(dòng)無(wú)自啟動(dòng)能力的機(jī)組，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)供電范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)恢復(fù)的過(guò)程。傳統(tǒng)黑啟動(dòng)電源通常選取抽水蓄能電站或燃?xì)廨啓C(jī)等運(yùn)行可靠性較高的電源，然而受水資源分布不均、燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行維護(hù)要求較高等因素約束，電網(wǎng)中存在黑啟動(dòng)電源不足及分布不合理的實(shí)際問(wèn)題。隨著智能電網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行控制技術(shù)的提升，采用大規(guī)?！跋到y(tǒng)友好型”風(fēng)電參與黑啟動(dòng)在理論研究和實(shí)際應(yīng)用上均是一種有

2、益的嘗試。因此，為了有效地利用風(fēng)電場(chǎng)的啟動(dòng)能力，其啟動(dòng)特性、控制策略和實(shí)現(xiàn)方法亟待深入研究。
　　本文首先基于風(fēng)電參與黑啟動(dòng)的場(chǎng)景，深入分析了風(fēng)電場(chǎng)的自啟動(dòng)能力。探討了關(guān)于風(fēng)電參與黑啟動(dòng)的關(guān)鍵問(wèn)題，包括了啟動(dòng)風(fēng)電機(jī)組類型的選擇、配套小容量支撐電源的選擇、靜止無(wú)功發(fā)生器啟投時(shí)機(jī)的確定，詳細(xì)分析了風(fēng)電參與黑啟動(dòng)的過(guò)程。通過(guò)對(duì)永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型、控制策略和輔機(jī)構(gòu)成情況的深入研究，初步確定配套支撐電源的容量，并建立了柴油發(fā)電機(jī)和靜

3、止無(wú)功發(fā)生器的模型。在PSCAD平臺(tái)搭建相應(yīng)系統(tǒng)模型，分析了不同情況下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)啟動(dòng)特性。
　　其次，針對(duì)黑啟動(dòng)過(guò)程頻率控制問(wèn)題，提出適用于風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)的虛擬慣量頻率協(xié)同控制策略。通過(guò)研究永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的虛擬慣量原理，基于風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)場(chǎng)景下對(duì)傳統(tǒng)虛擬慣量策略進(jìn)行了適應(yīng)性分析?；趥鹘y(tǒng)策略的不足提出了一種新的頻率協(xié)同控制策略，通過(guò)加入改進(jìn)槳距角響應(yīng)控制、柔性切換控制可顯著加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的頻率控制能力，提升風(fēng)電參與黑啟動(dòng)的系統(tǒng)頻率穩(wěn)

4、定性?；赑SCAD仿真，對(duì)風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)的全動(dòng)態(tài)過(guò)程進(jìn)行了不同策略的對(duì)比分析，驗(yàn)證了所提策略的合理性和先進(jìn)性。
　　再者，針對(duì)實(shí)際工程應(yīng)用，提出一種基于負(fù)荷控制的風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)方法及其平臺(tái)設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)和火電廠分層負(fù)荷特性進(jìn)行研究，構(gòu)建其靜態(tài)等值負(fù)荷模型和感應(yīng)電動(dòng)機(jī)模型?；诜謱臃謪^(qū)負(fù)荷控制原則的分析，提出了一種基于負(fù)荷分層分區(qū)控制的風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)方法，基于PSCAD仿真對(duì)比不同方案的控制效果，并與虛擬慣量協(xié)調(diào)控制策略進(jìn)行對(duì)比。同