并網(wǎng)型風(fēng)儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)干擾抑制關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著社會(huì)發(fā)展和人口增長(zhǎng),人類面臨傳統(tǒng)能源相對(duì)短缺和環(huán)境污染日趨嚴(yán)重的問題,人們?cè)絹碓角嗖A于無(wú)污染的新能源發(fā)電技術(shù)。風(fēng)力發(fā)電是新能源發(fā)電中的典型代表,其裝機(jī)容量在近十年中飛速上升,風(fēng)力發(fā)電量已經(jīng)在電網(wǎng)總?cè)萘恐姓紦?jù)不容忽視的比例。由于風(fēng)能的間歇性和大規(guī)模并網(wǎng)后影響了順利并網(wǎng),具有能量暫存能力的儲(chǔ)能系統(tǒng)逐漸與風(fēng)力發(fā)電一起構(gòu)成了風(fēng)儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng),目前風(fēng)儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)成為學(xué)術(shù)界的研究熱點(diǎn)并得到電力行業(yè)的普遍重視。
　　風(fēng)儲(chǔ)的結(jié)合為新能源的大規(guī)模

2、發(fā)展創(chuàng)造了條件,但是仍然存在需要解決的問題。一方面,發(fā)電系統(tǒng)復(fù)雜程度的提高使系統(tǒng)受到的干擾影響隨之增加;另一方面,發(fā)電系統(tǒng)規(guī)模不斷擴(kuò)大,必須滿足更高的電網(wǎng)接入要求。因此,如何使風(fēng)儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)在內(nèi)、外部多種干擾因素的影響下保持穩(wěn)定運(yùn)行并輸出高質(zhì)量的電能是目前研究的重點(diǎn)。在風(fēng)儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)發(fā)電過程中,為了消除和降低各個(gè)方面干擾的不利影響,保持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行并確保系統(tǒng)并網(wǎng)輸出功率的高品質(zhì)和可控性,本文從以下幾個(gè)方面開展了研究工作:
　　1.

3、結(jié)合電網(wǎng)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)接入電力系統(tǒng)的相關(guān)規(guī)范和風(fēng)儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行原理,從系統(tǒng)的輸入、輸出和系統(tǒng)內(nèi)部這三個(gè)方面討論風(fēng)儲(chǔ)發(fā)電系統(tǒng)受到的各種干擾,研究了影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵問題,即風(fēng)速波動(dòng)影響系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行并造成功率波動(dòng)、電網(wǎng)故障時(shí)電壓瞬間跌落引起機(jī)組脫網(wǎng)和儲(chǔ)能逆變器的諧波干擾問題。
　　2.為了盡量消除風(fēng)速波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)的影響,研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài),分別針對(duì)控制系統(tǒng)計(jì)算能力受限和有較強(qiáng)計(jì)算能力兩種情況提出了基于灰色理論的超短期功率預(yù)測(cè)方法

4、,并對(duì)機(jī)組進(jìn)行合理分類,提出了兼顧減少系統(tǒng)設(shè)備啟停次數(shù)和滿足電網(wǎng)調(diào)度功率輸出目標(biāo)的目標(biāo)優(yōu)化策略,從而降低了風(fēng)速波動(dòng)對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行和發(fā)電質(zhì)量的影響。
　　3.為避免電網(wǎng)故障干擾風(fēng)電變流器和儲(chǔ)能逆變器的正常工作,提出了自適應(yīng)電流給定控制方法實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能逆變器的低電壓穿越,并將滑模變結(jié)構(gòu)控制方法用于雙饋型風(fēng)力發(fā)電機(jī)組,降低了電網(wǎng)電壓瞬間跌落對(duì)系統(tǒng)的影響。將所提控制方法與傳統(tǒng)矢量控制進(jìn)行仿真對(duì)比,其結(jié)果驗(yàn)證了本文所提方法的有效性。
　　4.

5、為減小諧波對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行的干擾,研究了三相和單相儲(chǔ)能逆變器運(yùn)行原理和諧波成因。提出在三相儲(chǔ)能逆變器中采用重復(fù)控制和PR控制減少諧波,在單相儲(chǔ)能逆變器中采取過零點(diǎn)電流提前換相方法來實(shí)現(xiàn)諧波抑制,通過建模和仿真驗(yàn)證了方法的有效性。
　　5.本文對(duì)以上各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)都進(jìn)行了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。首先,選擇適當(dāng)?shù)娘L(fēng)電場(chǎng)進(jìn)行了風(fēng)電功率預(yù)測(cè)和功率分配實(shí)驗(yàn)。升功率和降功率控制兩個(gè)方面的測(cè)試結(jié)果表明所提方法能夠使機(jī)組輸出功率快速響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)度的要求,同時(shí)又避免

6、了機(jī)組頻繁啟停造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的現(xiàn)象。其次,搭建儲(chǔ)能逆變器實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了諧波抑制實(shí)驗(yàn)。測(cè)試結(jié)果表明各次諧波含量均達(dá)到電網(wǎng)并網(wǎng)的相關(guān)要求,而且總諧波含量明顯優(yōu)于接入電網(wǎng)規(guī)范中所要求的指標(biāo)。最后,分別針對(duì)風(fēng)電變流器和儲(chǔ)能逆變器搭建低電壓穿越的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),按照電網(wǎng)對(duì)于低電壓穿越的相關(guān)規(guī)范進(jìn)行了不同電壓跌落深度的測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,相關(guān)發(fā)電設(shè)備均能在電網(wǎng)電壓瞬間跌落過程中穩(wěn)定運(yùn)行,并在電網(wǎng)電壓恢復(fù)后迅速回到正常功率輸出狀態(tài),順利實(shí)現(xiàn)了低電壓穿越