風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)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(guó)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，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(guó)風(fēng)電裝機(jī)容量、風(fēng)電增長(zhǎng)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(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上風(fēng)電裝機(jī)容量的增長(zhǎng)速度，風(fēng)電場(chǎng)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(chǎng)對(duì)電力系統(tǒng)的影響，除了風(fēng)電場(chǎng)正常運(yùn)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(chǎng)下達(dá)的有功出力限值。目前，雙饋異步感應(yīng)

2、風(fēng)力發(fā)電機(jī)(DFIG)以其特有的優(yōu)勢(shì)成為我國(guó)主流機(jī)型，由DFIG或者DFIG和其他機(jī)型組成的大型風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出的無功功率直接關(guān)系到風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓的穩(wěn)定，因此研究這種大型風(fēng)電場(chǎng)自身的無功發(fā)生能力既有重要的理論意義，又有實(shí)實(shí)在在的應(yīng)用價(jià)值。本文在考慮風(fēng)電場(chǎng)有功出力限值的基礎(chǔ)上，對(duì)風(fēng)機(jī)輸入風(fēng)速數(shù)據(jù)的處理，風(fēng)電場(chǎng)動(dòng)態(tài)等值模型的建立，風(fēng)電場(chǎng)無功極限與風(fēng)機(jī)有功調(diào)度方案之間的關(guān)系，風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)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(jìn)行了深入研究，

3、主要研究?jī)?nèi)容及研究成果如下:
　　(1)當(dāng)風(fēng)速計(jì)故障造成輸入風(fēng)速數(shù)據(jù)異?；蛉笔r(shí)，采用線性回歸模型建立不同風(fēng)機(jī)風(fēng)速之間的關(guān)系，用與其線性關(guān)系最密切風(fēng)機(jī)的輸入風(fēng)速來計(jì)算這些風(fēng)機(jī)缺失的輸入風(fēng)速。通過內(nèi)蒙古某風(fēng)電場(chǎng)風(fēng)機(jī)的實(shí)際風(fēng)速數(shù)據(jù)驗(yàn)證了模型的有效性。為了得到更為平穩(wěn)、可靠的風(fēng)機(jī)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(shí)間內(nèi)風(fēng)機(jī)的輸入風(fēng)速序列，將處理后的風(fēng)速作為該臺(tái)風(fēng)機(jī)的輸入風(fēng)速參與后續(xù)風(fēng)電場(chǎng)模型和風(fēng)機(jī)功率調(diào)度模型的建立。通過在PS

4、CAD平臺(tái)上搭建風(fēng)電場(chǎng)模型，驗(yàn)證了該方法的有效性。對(duì)風(fēng)機(jī)輸入風(fēng)速的處理和計(jì)算可以使建立的風(fēng)電場(chǎng)等值模型和風(fēng)機(jī)功率調(diào)度模型更加準(zhǔn)確。
　　(2)本文對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)風(fēng)力機(jī)部分的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了深入的分析，提出了以風(fēng)能利用率(Cp)為分群指標(biāo)，建立了DFIG風(fēng)電場(chǎng)的多機(jī)動(dòng)態(tài)等值模型，提高了仿真速度。該方法更貼近風(fēng)電場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況，分群指標(biāo)易于得到。最后在PSCAD軟件平臺(tái)上搭建風(fēng)電場(chǎng)模型，以Cp為分群指標(biāo)和以轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為分群指標(biāo)兩種建模方法的

5、輸出與詳細(xì)模型的輸出進(jìn)行對(duì)比分析，驗(yàn)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(chǎng)風(fēng)機(jī)功率調(diào)度模型奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　(3)為了減小風(fēng)電場(chǎng)附加無功補(bǔ)償裝置的運(yùn)行成本以及投切次數(shù)，充分利用風(fēng)電場(chǎng)本身的無功發(fā)生能力，建立了一種新的風(fēng)機(jī)有功功率調(diào)度模型，通過該模型可以得到使DFIG風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出最大無功功率的風(fēng)機(jī)有功功率調(diào)度方案。該方案立足于單臺(tái)DFIG無功極限的計(jì)算公式，從理論上推導(dǎo)得到了對(duì)應(yīng)風(fēng)電場(chǎng)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(yàn)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(duì)由DFIG和鼠籠異步感應(yīng)風(fēng)力機(jī)(SCIG)組成的混合風(fēng)電場(chǎng)，建立了用以確定混合風(fēng)電場(chǎng)發(fā)出最大無功功率的風(fēng)機(jī)有功功率調(diào)度模型，通過在PSCAD平臺(tái)上建立混合風(fēng)電場(chǎng)模型，驗(yàn)證了模型的有效性。
　　(4)基于上述得到的DFIG風(fēng)電場(chǎng)的最大無功極限，以風(fēng)電場(chǎng)內(nèi)所有DFIG損耗最小和每臺(tái)DFIG無功裕度最大