论文部分内容阅读
在当前严峻的环境和能源压力下,新能源的有效利用可以帮助电力系统实现低碳转型,其中风能发电因技术成熟、环境友好等优势近年来得到了空前的发展。风电具有波动性、不可预测性等特点,且风力发电机组经电力电子变流装置并网而与系统频率解耦或本身惯量小,因此接入电网不仅会增加电网调频负担,还会削弱电网的惯性响应能力,在某些特殊的工况下常规机组的调频容量将难以满足电网的调频需求。通过附加控制方法,使风电机组自身具备调频能力已成为风电并网的发展趋势。同时,近年来储能技术飞速发展,因其功率调节速度快、功率指令跟踪精准、充放电功率调节灵活和无爬坡限制等优点成为一种优质的调频资源。利用风电机组、储能及常规机组调频资源协调控制,构建风储联合调频方法,是解决风电大规模接入电网引起的电力系统运行安全稳定问题的有效手段之一。本文研究风储联合调频的控制方法。首先分析风电功率波动特性以及风电接入对电力系统频率的影响。运用范德霍文频谱图分析风速在频域中的分布特性;根据风电场实测出力数据和负荷的现场实测数据,运用统计学方法分析风电功率波动特性、风电场集群效应以及负荷功率波动特性;通过比较分析5分钟和15分钟短时间尺度下风电并网后的等效负荷功率与实际负荷功率的波动特性,总结并揭示了风电接入对电网爬坡需求的影响规律;基于电力系统频率仿真模型,定量分析风电接入对电力系统调频体系及频率的影响。其次分析常规机组以及风电机组参与调频的原理并构建电网调频仿真模型。提出考虑转速反馈的风机转速保护方法,结合转速的实时反馈调整风机调频出力,防止风机出力突变及转速超限;提出考虑系统运行状态的转速恢复方法,改善转速恢复引发的系统频率跌落现象;基于MATLAB/Simulink仿真模型进行仿真实验检验。结果表明,所提出的转速保护和转速恢复方法能有效改善风电机组的调频效果及其调频性能。最后,在分析阐述储能参与调频原理的基础上,研究基于储能电源荷电状态(SOC)的储能出力约束方法。进而在不同风速状况下,考虑风电机组参与电网调频存在的不足,提出一种考虑风机转速恢复需求的风储联合调频控制方法并分析风储系统的惯性。基于MATLAB/Simulink仿真模型对所提控制方法进行验证,结果表明所提方法在全风速区内均能给系统提供有效的调频支撑,改善转速恢复引发的系统频率跌落现象。