風(fēng)電參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)的策略研究

【摘要】：隨著我國風(fēng)力發(fā)電的快速發(fā)展，電網(wǎng)中的風(fēng)電滲透率變得越來越高。目前風(fēng)電機(jī)組普遍采取最優(yōu)功率輸出策略，對電力系統(tǒng)頻率缺乏支撐作用，易造成系統(tǒng)頻率污染。國家標(biāo)準(zhǔn)《風(fēng)電場接入電力系統(tǒng)技術(shù)規(guī)定》（GB/T19963-2011），雖對風(fēng)電機(jī)組并網(wǎng)運(yùn)行時的頻率范圍進(jìn)行了規(guī)范，也涉及到有功功率控制問題，但尚未明確風(fēng)電場參與電網(wǎng)調(diào)頻的具體要求。本文針對雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)（DFIG）型風(fēng)電機(jī)組和風(fēng)電場適度參與電力系統(tǒng)調(diào)頻的有關(guān)策略問題展開研究，以期對高滲透率電網(wǎng)中的風(fēng)電參與電力系統(tǒng)的調(diào)頻提供技術(shù)支持。 在風(fēng)電機(jī)組參與電力系統(tǒng)頻率調(diào)節(jié)的過程中，為適應(yīng)調(diào)節(jié)需求，通常必須使DFIG降載運(yùn)行。因此，本文首先對DFIG次優(yōu)功率運(yùn)行的有功功率保留策略進(jìn)行研究，目的是使DFIG在滿足系統(tǒng)調(diào)頻能力要求的同時，兼顧風(fēng)電場的經(jīng)濟(jì)損失。研究分別針對一、二次調(diào)頻有功功率保留方式展開，提出追蹤曲線分段處理策略，并依據(jù)系統(tǒng)對風(fēng)電場調(diào)頻能力的要求和風(fēng)電場可承受經(jīng)濟(jì)性損失兩個約束條件進(jìn)行參數(shù)整定。當(dāng)風(fēng)速高于門檻風(fēng)速時，DFIG保留部分有功功率，保留值根據(jù)轉(zhuǎn)速不等率整定，并依據(jù)常規(guī)機(jī)組轉(zhuǎn)速不等率，適當(dāng)?shù)貙FIG進(jìn)行放寬。同時，依據(jù)我國對電力系統(tǒng)頻率偏差的規(guī)定，對DFIG因承擔(dān)調(diào)頻需要預(yù)留的有功功率余量進(jìn)行折算。 然后，對DFIG一次調(diào)頻的控制方式進(jìn)行研究。在對比分析目前已有的轉(zhuǎn)速控制方法和次優(yōu)功率轉(zhuǎn)速控制方法的基礎(chǔ)上，本文選擇次優(yōu)功率轉(zhuǎn)速控制方法并增加槳矩角控制環(huán)節(jié)，使DFIG的一次調(diào)頻效果更趨穩(wěn)定。 對DFIG參與系統(tǒng)二次調(diào)頻問題，本文提出綜合利用槳矩角控制和次優(yōu)功率運(yùn)行方式的策略。槳矩角調(diào)節(jié)是一個機(jī)械過程，變化速度相對較慢，但能夠滿足二次調(diào)節(jié)的要求?？紤]到實用化的要求，本文對槳矩角和輸出功率之間的函數(shù)關(guān)系加以適當(dāng)簡化，有效地降低了控制方法的階數(shù)。DFIG參與一、二次調(diào)頻的聯(lián)合仿真表明，論文策略可使DFIG有效完成調(diào)頻任務(wù)。 最后，研究了風(fēng)電場調(diào)頻優(yōu)化策略，以及風(fēng)電場接收二次調(diào)頻指令后向機(jī)組分配任務(wù)的機(jī)制，提出了一種基于負(fù)荷實時監(jiān)測和短期預(yù)測數(shù)據(jù)、依其波動成分有針對性地啟動相應(yīng)調(diào)頻方式的優(yōu)化方法，并根據(jù)場內(nèi)風(fēng)電機(jī)組之間的工況差異和機(jī)組下一時段運(yùn)行工況的預(yù)測情況，對調(diào)整量進(jìn)行優(yōu)化分配，使風(fēng)電場在控制經(jīng)濟(jì)損失的同時有效完成電網(wǎng)下達(dá)的調(diào)頻任務(wù)。 本文上述研究，有助于完善風(fēng)電機(jī)組一、二次調(diào)頻方法，其控制策略能夠兼顧調(diào)頻能力和機(jī)組運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性：對風(fēng)電場調(diào)頻策略的優(yōu)化，進(jìn)一步降低了風(fēng)電場棄風(fēng)量，使經(jīng)濟(jì)性得到改善；二次調(diào)頻任務(wù)在風(fēng)電場中分配方式的有差策略，使風(fēng)電場二次調(diào)頻任務(wù)更能夠順利完成。 本文得到國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃項目（863計劃）《高滲透率間歇性能源的區(qū)域電網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究和示范》（2011AA05A105）和國家自然科學(xué)基金項目《含間歇式能源的大型電力系統(tǒng)綠色能效協(xié)聯(lián)優(yōu)化理論研究（》50877014）資助。 【關(guān)鍵詞】：電力系統(tǒng) 風(fēng)電場 頻率調(diào)節(jié) 槳矩角 轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TM614
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-8
• 目錄8-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 課題背景及研究的目的、意義10-11
• 1.2 風(fēng)力發(fā)電技術(shù)研究概況11-12
• 1.3 風(fēng)電場參與系統(tǒng)調(diào)頻的研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3.1 DFIG一次調(diào)頻研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3.2 DFIG二次調(diào)頻研究現(xiàn)狀13
• 1.3.3 風(fēng)電場調(diào)頻策略研究現(xiàn)狀13-14
• 1.4 本文主要工作14-16
• 第2章 風(fēng)電參與調(diào)頻的總體方案與策略設(shè)計16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 風(fēng)電參與系統(tǒng)調(diào)頻的總體策略16-19
• 2.3 有功余量保留策略與有關(guān)參數(shù)整定方法19-25
• 2.3.1 風(fēng)電機(jī)組參與調(diào)頻的常用控制方式19
• 2.3.2 風(fēng)電機(jī)組參與一次調(diào)頻時的轉(zhuǎn)速控制方式19-23
• 2.3.3 有功余量保留及參數(shù)整定23-25
• 2.4 本章小結(jié)25-26
• 第3章 DFIG參與一次調(diào)頻策略26-42
• 3.1 引言26
• 3.2 DFIG一次調(diào)頻策略26-30
• 3.2.1 轉(zhuǎn)速控制策略27-28
• 3.2.2 槳矩角調(diào)節(jié)策略28-30
• 3.3 DFIG一次調(diào)頻策略仿真30-41
• 3.4 本章小結(jié)41-42
• 第4章 DFIG參與二次調(diào)頻策略42-55
• 4.1 引言42
• 4.2 DFIG二次調(diào)頻策略42
• 4.3 DFIG一次、二次調(diào)頻協(xié)調(diào)策略仿真42-48
• 4.3.1 系統(tǒng)負(fù)荷突增時電網(wǎng)頻率響應(yīng)43-45
• 4.3.2 系統(tǒng)負(fù)荷突減時電網(wǎng)頻率響應(yīng)45-48
• 4.4 風(fēng)速分段調(diào)節(jié)策略驗證48-54
• 4.4.1 低風(fēng)速下負(fù)荷突增時調(diào)頻效果48-51
• 4.4.2 低風(fēng)速下負(fù)荷突減時調(diào)頻效果51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第5章 風(fēng)電場參與系統(tǒng)調(diào)頻策略55-63
• 5.1 引言55
• 5.2 基于負(fù)荷波動的風(fēng)電場調(diào)頻優(yōu)化策略55-60
• 5.3 電網(wǎng)調(diào)控指令在場內(nèi)機(jī)組間的分配策略60-62
• 5.3.1 下調(diào)指令的分配方法60-61
• 5.3.2 上調(diào)指令的分配方法61-62
• 5.4 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論63-64
• 參考文獻(xiàn)64-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果68-70
• 致謝70

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