利用儲能提升含風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的研究.pdf

1、與常規(guī)同步機組運行特性不同，風力發(fā)電具有強隨機、弱可控以及弱抗擾特性。大規(guī)模風電并網(wǎng)將會使得電力系統(tǒng)的運行特性發(fā)生實質(zhì)性變化，含有大規(guī)模風電并網(wǎng)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性將會受到嚴重威脅。如何保障含風電電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行成為了一個亟待解決的關鍵問題。儲能技術具有快速功率調(diào)節(jié)能力和強致穩(wěn)性，是一種改善含風電電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性的有效手段。因此，本文將開展利用儲能技術提高含風電電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定性方面的研究。本文分別介紹了風電和儲能技術的研究現(xiàn)狀

2、以及發(fā)展趨勢，歸納總結(jié)了含風電電力系統(tǒng)存在的主要安全穩(wěn)定問題及儲能技術在其中的應用現(xiàn)狀，進而提出了本文的研究思路。從利用儲能技術改善風電場快速頻率響應特性、輔助風電場低電壓穿越以及提高含風電電力系統(tǒng)功角穩(wěn)定特性的控制策略與實現(xiàn)方法這三方面開展了研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴在定義風電-儲能系統(tǒng)虛擬慣量的基礎上，通過理論推導和分析得到了使得風電場具有和等容量同步發(fā)電機相似慣量響應特性的最小儲能功率容量需求?；谀：壿嬁刂品椒ㄔO

3、計了一種利用儲能裝置補償風電場慣量和輔助其參加快速頻率響應的控制策略。該控制策略減小了儲能裝置在參與系統(tǒng)頻率調(diào)整過程中的最大有功輸出，使得儲能容量能夠等于上述理論分析最小值。仿真分析表明：風電場只需要配備功率容量為其額定裝機容量5％的儲能裝置就可以具備和等容量同步發(fā)電機類似的慣量響應特性。⑵在風電場低電壓穿越期間，風電場根據(jù)并網(wǎng)導則向系統(tǒng)注入無功電流可能會導致鎖相環(huán)控制的風電系統(tǒng)發(fā)生頻率失穩(wěn)現(xiàn)象。通過建立低電壓穿越期間風電系統(tǒng)的詳細數(shù)學

4、模型，揭示了風電系統(tǒng)發(fā)生失穩(wěn)的形成機理?；诖?，設計了一種利用儲能裝置改善風電場低電壓情況下注入電流特性的穩(wěn)定控制策略，該控制策略通過維持風電場并網(wǎng)母線點處頻率穩(wěn)定，可為風電場內(nèi)所有風電機組提供了頻率穩(wěn)定的鎖相信號，從而避免了風電系統(tǒng)發(fā)生頻率失穩(wěn)現(xiàn)象。⑶建立了含有鎖相環(huán)動態(tài)特性的雙饋風電機組外送系統(tǒng)小擾動分析模型，分析了雙饋風電機組不同運行狀態(tài)、并網(wǎng)點強弱以及鎖相環(huán)參數(shù)對系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響規(guī)律。研究表明風電機組鎖相環(huán)回路發(fā)生振蕩可能是風電

5、經(jīng)過長距離輸電線外送發(fā)生振蕩頻率為10Hz左右功率振蕩現(xiàn)象的誘因。且雙饋風電機組并入的電網(wǎng)越弱、鎖相環(huán)參數(shù)越大越容易導致含風電電力系統(tǒng)發(fā)生這類功率振蕩。為了有效抑制這類功率振蕩，基于相位補償原理設計了一種儲能阻尼控制器，并仿真驗證了其有效性。⑷采用含有鎖相環(huán)的雙饋風電機組詳細模型，從風電并網(wǎng)改變系統(tǒng)潮流以及影響附近同步發(fā)電機電磁轉(zhuǎn)矩兩方面分析了風電并網(wǎng)對常規(guī)機組間小擾動特性的影響規(guī)律。研究表明大多數(shù)情況下大規(guī)模雙饋風電機組并網(wǎng)將會惡化同