風(fēng)電場風(fēng)機有功、無功協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度研究.pdf

1、由于世界范圍內(nèi)化石資源的日漸枯竭和各國環(huán)保意識的增強，以風(fēng)能為代表的新能源發(fā)電技術(shù)近些年來獲得了飛速發(fā)展。2014年，我國風(fēng)電裝機容量、風(fēng)電增長速度都繼續(xù)位居世界第一。然而，風(fēng)電外送通道的建設(shè)速度遠遠趕不上風(fēng)電裝機容量的增長速度，風(fēng)電場棄風(fēng)問題在短期內(nèi)無法解決，棄風(fēng)現(xiàn)象將成為一種普遍現(xiàn)象。因此，為了全面地研究風(fēng)電場對電力系統(tǒng)的影響，除了風(fēng)電場正常運行的情況外，還要考慮棄風(fēng)現(xiàn)象，即電網(wǎng)調(diào)度部門向風(fēng)電場下達的有功出力限值。目前，雙饋異步感應(yīng)

2、風(fēng)力發(fā)電機(DFIG)以其特有的優(yōu)勢成為我國主流機型，由DFIG或者DFIG和其他機型組成的大型風(fēng)電場發(fā)出的無功功率直接關(guān)系到風(fēng)電場并網(wǎng)點電壓的穩(wěn)定，因此研究這種大型風(fēng)電場自身的無功發(fā)生能力既有重要的理論意義，又有實實在在的應(yīng)用價值。本文在考慮風(fēng)電場有功出力限值的基礎(chǔ)上，對風(fēng)機輸入風(fēng)速數(shù)據(jù)的處理，風(fēng)電場動態(tài)等值模型的建立，風(fēng)電場無功極限與風(fēng)機有功調(diào)度方案之間的關(guān)系，風(fēng)電場風(fēng)機有功功率、無功功率協(xié)調(diào)調(diào)度優(yōu)化模型的建立等方面進行了深入研究，

3、主要研究內(nèi)容及研究成果如下:
　　(1)當風(fēng)速計故障造成輸入風(fēng)速數(shù)據(jù)異?；蛉笔r，采用線性回歸模型建立不同風(fēng)機風(fēng)速之間的關(guān)系，用與其線性關(guān)系最密切風(fēng)機的輸入風(fēng)速來計算這些風(fēng)機缺失的輸入風(fēng)速。通過內(nèi)蒙古某風(fēng)電場風(fēng)機的實際風(fēng)速數(shù)據(jù)驗證了模型的有效性。為了得到更為平穩(wěn)、可靠的風(fēng)機輸入風(fēng)速數(shù)據(jù)，利用小波多尺度分解方法處理一段時間內(nèi)風(fēng)機的輸入風(fēng)速序列，將處理后的風(fēng)速作為該臺風(fēng)機的輸入風(fēng)速參與后續(xù)風(fēng)電場模型和風(fēng)機功率調(diào)度模型的建立。通過在PS

4、CAD平臺上搭建風(fēng)電場模型，驗證了該方法的有效性。對風(fēng)機輸入風(fēng)速的處理和計算可以使建立的風(fēng)電場等值模型和風(fēng)機功率調(diào)度模型更加準確。
　　(2)本文對風(fēng)力發(fā)電機風(fēng)力機部分的數(shù)學(xué)模型進行了深入的分析，提出了以風(fēng)能利用率(Cp)為分群指標，建立了DFIG風(fēng)電場的多機動態(tài)等值模型，提高了仿真速度。該方法更貼近風(fēng)電場實際運行情況，分群指標易于得到。最后在PSCAD軟件平臺上搭建風(fēng)電場模型，以Cp為分群指標和以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為分群指標兩種建模方法的

5、輸出與詳細模型的輸出進行對比分析，驗證了該模型的有效性。該模型的建立為后續(xù)研究風(fēng)電場風(fēng)機功率調(diào)度模型奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　(3)為了減小風(fēng)電場附加無功補償裝置的運行成本以及投切次數(shù)，充分利用風(fēng)電場本身的無功發(fā)生能力，建立了一種新的風(fēng)機有功功率調(diào)度模型，通過該模型可以得到使DFIG風(fēng)電場發(fā)出最大無功功率的風(fēng)機有功功率調(diào)度方案。該方案立足于單臺DFIG無功極限的計算公式，從理論上推導(dǎo)得到了對應(yīng)風(fēng)電場最大無功極限的有功調(diào)度方案，并給出

6、了求解該方案的具體迭代算法。通過算例驗證了該有功功率調(diào)度方案的有效性。在深入研究DFIG變流器數(shù)學(xué)模型和其定、轉(zhuǎn)子控制策略的基礎(chǔ)上，針對由DFIG和鼠籠異步感應(yīng)風(fēng)力機(SCIG)組成的混合風(fēng)電場，建立了用以確定混合風(fēng)電場發(fā)出最大無功功率的風(fēng)機有功功率調(diào)度模型，通過在PSCAD平臺上建立混合風(fēng)電場模型，驗證了模型的有效性。
　　(4)基于上述得到的DFIG風(fēng)電場的最大無功極限，以風(fēng)電場內(nèi)所有DFIG損耗最小和每臺DFIG無功裕度最大