风电接入对宁夏电网静态电压的影响研究

针对风电接入点的电网电压稳定性问题,根据宁夏局部电网的特点,对风电接入点的电网电压波动进行研究,结合实际情况通过仿真软件进行模拟潮流计算,验证包含风力发电的不同因素对电力系统电压性能的影响。结果表明:受风电场无功补偿水平、风电有功出力以及接入方式的影响,风电接入点的电网电压随着风电有功出力的变化呈现先上升后加速下降的波动趋势,该结果可为控制风电场接入点的电压稳定水平提供参考。     

基于快速开关提升风电场低电压穿越成功率的研究

装设自动重合闸的风机馈线发生永久性故障时,并网点电压会发生两次跌落造成风机低电压穿越失败,针对上述现象提出了一种采用快速开关提升风电机组低电压穿越成功率的方法。该方法以国标为基准分析快速开关应用于风机低电压穿越场景的机理,利用快速保护断路器本体与控制系统的配合,较大程度地缩短故障电流对系统的冲击时间。以某风电场接入电力系统为例,在PSCAD/EMTDC中分别对比了采用传统断路器和快速开关的10 kV馈线发生各种短路故障时并网点电压的跌落情况。仿真结果表明:基于快速开关提升风机低电压穿越成功率的方法能够显著地缩短故障电流对系统的冲击时间,较大程度地保障风机在并网点电压两次跌落的情况下保持并网运行。     

无功交换对含大量风电场地区电网稳定性影响

针对含大量风电场的地区电网外送电时,外送联络线通道发生永久故障问题,运用电力系统综合分析程序(power system analysis softwarepackage, PSASP)仿真其动态过程,分析无功交换潮流对地区电网形成孤网后稳定性的影响,提出稳定控制策略。结果表明:无功交换潮流较小时,对孤网影响不大;当无功交换潮流较大时,应及时采取如:投退无功补偿装置、限制风电出力、切除部分负荷等措施进行稳定控制。     

在线远程风机故障诊断系统的研究开发

针对风电场机组布置分散、机舱位置高等原因导致风电机组安全检查不到位,早期故障难以发现的问题,应用现代振动分析诊断技术,基于Windows系统平台,开发了在线远程风机故障诊断系统。应用结果表明:在线远程诊断风机故障系统可在风机发生故障早期发现隐患,为评价设备状态、判断设备故障提供科学依据,提高了风电场的运行效益。     

基于样板机法的风电有功控制策略优化

针对自动发电量控制(Automatic Generation Control,AGC )系统因同一原因对不同风电场进行限电时,由于风电预测准确性较低而产生的公平性问题,引入样板风机法还原的理论功率作为限电依据,设计了优化的风电有功控制策略。应用结果表明:该方法可以有效解决风电限电的公平性问题,促进风电的消纳和健康有序发展,提高风电并网运行管理水平。     

主元分析结合Cornish-Fisher展开的半不变量法概率潮流计算

为克服现有半不变量法概率潮流计算( probabilistic load flow based on cumulant method ,PLF-CM)不能处理输入随机变量相关系数矩阵非正定之不足,提出一种基于主元分析和半不变量法结合Cornish- Fisher 展开的PLF -CM计算方法。新方法根据输入变量的离散样本数据求取输入变量的半不变量,利用主元分析处理关联性输入随机变量以准确计算输出变量的半不变量,采用Cornish- Fisher级数求得电力系统的概率潮流分布。在改造后的IEEE-14节点测试系统.上进行的仿真研究表明:所提方法计算高效、稳定,适用于不确定性较大的新能源电力系统的概率潮流分析。     

送出受限风电场有功功率控制系统设计与应用

针对目前风力发电的快速增长,部分风电集中接入地区电网送出线路及主变压器过载的问题越来越突出,影响了电网安全稳定运行的问题,依据宁夏杨家窑风电接入点电网设备运行特点,基于能量管理系统(Energy Management System,EMS),设计开发了风电场有功功率控制系统,以实现对风电场有功出力的自动控制。应用结果表明:该控制系统能有效地解决局部地区风电场出力受限的问题,对于解决同类风电集中接入点电网安全稳定运行有重要的参考意义。     

宁夏嘉泽风电场低电压穿越特性仿真分析

通过电力系统全数字仿真装置(Advanced Digital Power System Simulator,ADPSS)对嘉泽风电场建立仿真模型,采用单台风电机代替同型号风电场风电机组的方法,获得不同运行方式下风电场最低电压及风电场内各风电机组机端电压,以验证整个风电场的低电压穿越能力。结果表明:在不同运行工况下,嘉泽风电场具备低电压穿越特性,符合国家标准要求。     

与风电场并网的变电站无功补偿的优化

针对风电场并网变电站电压波动较大的问题,通过对其产生的原因及影响因素进行分析,提出优化无功补偿的策略。结果表明:在风电场并网变电站装设动态无功补偿装置,可有效改善风电接入电网系统的电压质量,达到电压综合控制要求。     

基于ASD-KDE算法的超短期风电出力区间预测

为提高含风电场电网经济调度能力并降低电力系统规划决策的保守性,提出了基于原子稀疏分解-核密度( atom sparse decomposition-kernel density estimation, ASD-KDE)算法的超短期风电出力区间预测模型。该模型应用ASD计算出较为精确的点预测值,并采用粒子群优化正交匹配追踪算法提高原子分解过程的预测实时性。同时针对风电序列不同区域所具有的线性及非平稳特性,构建了衰减线性原子库及Gabor原子库,以期达到自适应分解的效果。再通过对原子分量和残余分量分别进行自预测和BP( back propagation) 神经网络预测,获得点预测值。在此基础上,通过对历史风电数据不同区间的划分,构建一维核密度估计模型,逐步滚动获取预测值的置信区间,从而降低了环境变化对预测结果的影响。实际风电场算例验证了所提方法的自适应性、快速性及有效性。     

大型风电场内机组的有功功率优化方法研究

为充分利用风能、提高风能利用率,改善风电场的功率输出特性,基于风速和功率的超短期提前一步预测,建立多目标的风力发电机组功率优化模型,对风电场输出的有功功率优化,并采用粒子群优化算法对优化模型进行求解和仿真分析,仿真结果表明:该优化方法使风电场整体输出功率得以提高,同时也减小了风电场的运行成本。     

尾流效应对风电场机组功率特性影响的研究

针对影响风电场机组功率输出的问题,通过实地考察,选择合适位置安放测量装置,并结合GB/T 18451.2—2003 功率特性测试标准进行测试研究,分析不同区域内的风速和风功率输出特性。结果表明:风电机组之间的尾流效应,降低了风电机组的风能利用系数,影响了风电机组的功率输出;因此,在建设风电场时,应充分考虑风电机组之间的距离,尽量减少尾流效应对风电机组的影响。     

基于主成分分析与遗传优化BP神经网络的风电场短期功率预测研究

为降低风电场弃风率及对电网稳定性影响,对风电场短期功率进行准确预测显得十分重要。针对传统BP神经网络泛化能力差、网络收敛速度慢等问题,建立了一种基于主成分分析与遗传优化BP神经网络相结合的风电场短期功率预测模型。首先,利用主成分分析法对风电场原始气象数据进行分析,将得到的独立变量作为BP神经网络的输入;然后利用遗传算法确定了神经网络的最优初始权值和阈值的大致范围,并用L-M算法对BP网络权值和阈值进行细化训练;最后,利用中国北方某风电场实际运行数据进行验证,结果表明,所建立的预测模型合理有效,不仅可以加快BP神经网络收敛速度,减少预测误差,还可以提高风电场短期输出功率的预测精度,具有一定的工程应用价值。     

大规模风电并网与直流运行交互影响仿真分析

为了研究大规模风电集中接入,高比例风火、电打捆外送给交直流混合电网稳定运行带来的风险,通过建立典型风、火电打捆交直流外送系统模型,从风机无功控制模式,风电场动态无功补偿,风、火电打捆比例以及直流闭锁故障等方面仿真分析了交直流混合电网中风电与直流运行的交互影响。仿真结果表明:风、火电打捆外送的交直流混合电网需要配备一定比例的常规电源,常规电源的强惯量和优良的无功电压支撑能较好地支持新能源发电并网运行,有利于降低电网系统电压的波动,减缓新能源发电波动性对电网直流运行的影响,提升电网直流运行的可靠性。     

基于一体化监控平台的风电场智能维护系统

针对风电场监控与运行维护需求,对风电场智能维护技术的现状、发展和应用趋势进行分析,提出一个具有电网接入控制功能,集风电场电气量监控和风电机组智能维护于一体的监控平台架构,在使风电场与变电站监控系统的数据信息共享和融合的同时,实现对风电机组状态的多维度监测和预警。分析结果表明:该系统兼顾风电场接入控制和电网调度控制,实现了对风电场电气量监控和对风电机组的智能维护,从而在保障风电场可靠运行的同时,使电网安全稳定水平得到提升,电网与风电场的效益获得双贏。     

风力发电机振动故障模拟研究

为模拟直驱永磁同步风力发电机(Direct Drive Permanent Magnet synchronous windpower Generator,DDPMG)与传统同步发电机故障振动的共性,实现对风力发电机故障的研究,提出一种基于频谱分析的DDPMG模拟研究方法,借助变速调频装置改变同步发电机的转速,模拟DDPMG的振动,可有效区分3种不同类型的机械故障,并有效定位故障点。实验结果表明:ZonicBook618E振动测试仪对DDPMG故障类型的模拟是真实、有效的。