风水火打捆外送对系统小干扰稳定性影响研究
大型集群风电有功智能控制系统控制策略_二_风火电_打捆_外送协调控制
大型集群风电有功智能控制系统控制策略（二）风火电“打捆”外送协调控制陈振寰１，陈永华２，行 舟１，崔 刚１，伏岁林１，张柏林１（１．甘肃电力调度通信中心，甘肃省兰州市７３００５０；２．国网电力科学研究院／南京南瑞集团公司，江苏省南京市２１０００３）摘要：根据风火电“打捆”外送的特点，基于优先利用风能资源、提高通道利用率的原则，提出了风火电“打捆”外送的有功控制策略。
介绍了与传统自动发电控制（ＡＧＣ）控制目标的区别与配合、风电与火电的协调控制方法、火电调节量的计算方法，以及各火电厂之间及火电厂内部的分配方法等。
该策略在甘肃电网经过实际应用，取得了较好的应用效果，证明了其可行性。
关键词：风电系统；控制策略；协调控制；超前控制；校正控制收稿日期：２０１０－０９－３０；修回日期：２０１１－０７－０３。
０ 引言中国风能开发主要集中在风能资源丰富的“三北”地区，这些地区受电力负荷水平低、系统规模小、风电就地消纳规模不足的限制，大规模风电必须送到区域电网内甚至其他区域电网消纳，风电年利用小时数低，单独远距离传输经济性差，同时传输线路上的功率频繁波动不利于系统的安全稳定运行［１］。
考虑到风能资源丰富的地区同时也是煤炭资源较丰富的地区，若采取风电、火电“打捆”外送，并对风电、火电的有功功率进行协调控制，能有效减小线路功率的波动，有利于系统的安全稳定，同时明显降低受端电网的供电成本。
文献［２］提出了含风电系统的有功调度与控制的２层结构，通过对系统内常规机组出力的调度和控制来弥补风电出力的波动；文献［３－４］提出了水电与火电的协调控制；文献［５－６］提出了稳定断面潮流越限的预防和校正控制方法；文献［７］提出了在风电场内不同风电机组之间实现自动发电控制（ＡＧＣ）的方法；文献［８］提出了考虑电网约束的风电有功控制方法。
上述研究对有功控制的发展起到了积极作用，但还需从风火电“打捆”外送的有功协调控制的角度开展进一步的研究。
电压控制的DFIG对风火打捆系统暂态稳定性的影响_张师
火电机组电磁功率如图 8 所示， 可以看出， 在 1.5 s 后 ， DFIG 采 用 定 功 率 因 数 控 制 的 系 统 ， 同步发电机电磁功率已经和机械功率接近， 但此 时转子还没有减速到同步速。 在 1.7 s 后电磁功率 小于机械功率， 转子继续加速， 最后功角失稳。
本文在分析 DFIG 定电压控制和定功率 因 数 控 制之间差异的基础上， 揭示 DFIG 定电压控制对提 高风火打捆系统暂态稳定性的影响机理。 最后通 过仿真算例验证 DFIG 定电压控制用以改善系统暂 态稳定的有效性。
1 DFIG 的电压控制
DFIG 的 无 功 功 率 控 制 可 以 分 为 定 电 压 控 制 和 定功率因数控制， 现有的产品大部分都是定功率 因数 控 制[11]。 定 功 率 因 数 控 制 的 DFIG 控 制 目 标 是 DFIG 的 功 率 因 数 ， 一 般 风 电 场 设 为 1.0 功 率 因 数 或 0.95 超 前 功 率 因 数[9-10，12]。 因 此 ， 定 功 率 因 数 控 制的 DFIG 几乎没有电压支撑能力。 定电压控制的 DFIG 控 制 目 标 是 DFIG 的 机 端 电 压 ， 在 系 统 发 生 扰动时， DFIG 会调节无功功率以维持机端电压[10]。 DFIG 定 电 压 控 制 可 以 向 系 统 提 供 更 好 的 无 功 支 撑 能力， 但功率因数较低。
52
图 4 DFIG 无 功 功 率 Fig.4 Reactive power of DFIG
大规模风电外送对电力系统小干扰稳定性影响
等＝ ＋ 一（ｓ一 （ Ｋ 。 １ ） （ 一 ３ ） ）
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ｃ ｄ
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１５ 变 频 器 控 制 系 统 模 型 ． １ ． 转 子 侧 变频 器 控 制 模 型 ．１ ５
１３ 轴 系模型 ．
风 电 系 统 小 干 扰 稳 定 研 究 中 ． 机 轴 系 会 引 入 风
式 中 ： ￣ ９Ｌ － － ０
…
； ＇ Ｔｏ＝Ｌ ／ Ｒ 。
双 馈 电机 的 电 磁 转 矩 为 ：
１
－
相关振荡 模式 ８ ＿ 。考 虑 轴 系 两 质 量 块 模 型 ， 异 步 机 对
（ ５）
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（， ｃ
弓Ｉ 中 间 变 量 入
、 、 ， 子 侧 变 频 器 控 制 ：、 转
＋
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系统 状态 方程 如下 ：
：
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‘
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（ Ｉ 一 一 １ ＝一 ＱＱ 一…
（ 一 … Ｑ Ｑ
式 中 ：Ｊ为 由 坐 标 系 ， 定 子 磁 场 旋 转 角 速 度 ；Ｊ ｏ 即 ， ＝
流 控 制 环 节 的 ｄ 轴 和 ｑ轴 参 考 值 ， 和 Ｑ
分 别 为
无 功 和有 功 参考 值 ， ９一 和 一 分 别 为 定 子 无 功 和
定 义 Ｅ
’ 和 ’并 忽 略 定 子 电 磁 暂 态 过 程 ： ，
有 功 测 量 值
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’
ｒＪ Ｊ
Ｌ
（ ４）
转 子侧变 频器 采用 定子 电压定 向的矢量 控制方 法 ． 要 完 成 电 机 输 出 有 功 和 无 功 的 控 制 作 用 。图 １ 主 为 变 频 器 控 制 框 图 。 图 １中 ， 和 Ｋ， Ｋ 和 Ｋ Ｋ口 Ｋ ． 、 ３
考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法
考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法朱子琪;张文松;李洛;刘义龙【摘要】针对由于风电不确定性而造成风火打捆外送方式下系统弃风限电风险问题,提出了一种考虑弃风限电风险的风火打捆外送多目标优化调度方法.首先,根据风电功率预测误差Beta分布模型,建立了风电实际可发电功率的概率分布模型,量化分析风电功率不确定性对风火打捆外送方式下的系统弃风限电风险影响机理;引入多目标优化理论,以风电外送消纳电量最大、系统综合弃风限电风险值最小为优化目标,以风电、火电出力计划为优化控制变量,以风电实际可发电功率为随机变量,构建了风火打捆外送多目标优化调度模型;引入概率序列理论,将不确定性优化模型转化为确定性模型求解.通过算例仿真,验证了所提方法的正确性和有效性.【期刊名称】《可再生能源》【年(卷),期】2019(037)007【总页数】8页(P1034-1041)【关键词】风电不确定性;风险;风火打捆;多目标优化;概率序列理论【作者】朱子琪;张文松;李洛;刘义龙【作者单位】中国电建集团青海省电力设计院有限公司, 青海西宁 810008;中国电建集团青海省电力设计院有限公司, 青海西宁 810008;中国电建集团青海省电力设计院有限公司, 青海西宁 810008;中国电建集团青海省电力设计院有限公司, 青海西宁 810008【正文语种】中文【中图分类】TK8;TM730 引言近年来，以风电为代表的可再生能源发展迅速。
随着风电并网规模增大，风电随机波动性特征对风电消纳的影响也更加显著[1]。
我国大火电、大风电基地与负荷中心空间为逆向分布，风火打捆外送已是促进风电消纳的重要手段[2]。
因此，研究计及风电不确定性的风火打捆外送优化方法，具有重要的工程实用价值。
关于风火打捆外送优化方法问题，国内外学者已开展了较多的研究。
文献[3]提出了一种风电汇聚外送配套火电容量优化方法，以风电外送功率最大和系统运行成本最低为优化目标，对风电、火电的容量配比进行了优化。
风电比例对风火打捆外送系统功角暂态稳定性影响_汤奕
－１ －１ ＩＷ ＝－ ＹＳＷ （ ＹＷＷ － ＹＷＡＹＡ ＹＡＲ ） ＩＷ ＝ ｈ ＩＷ Δ Ａ （ ） ５
·
·
·
式中 ： ｈ 为负荷移置系数 。
２ 风电比例对功角暂态稳定性的影响机理 分析
２． １ 风火打捆交直流混联外送系统运动方程 设系统失稳模式已知 ， 临界群Ｓ 机群和余下群 等值机群功 Ｒ 群的惯性时间常数分别为 ＭＳ 和 Ｍ Ｒ ， 不 考 虑 风 电 时， 送端 Ｎ 台火电 角分别为δ Ｓ 和δ Ｒ， 机 群 和 机 机组全部投运且满发 ， Ｓ Ｒ 群的运动方程 为： 烄 ＭＳ Ｐｅ δＳ ＝Ｐ ｍＳ －Ｐｅ Ｓ ＝ ｉ ∑Ｐｍｉ － ｉ ∑ ｉ∈Ｓ ∈Ｓ （ ） ６ 烅 · · ＭＲ δＲ ＝Ｐ ｍＲ －Ｐｅ Ｒ ＝ ｊ 烆 ∑Ｐｍｊ － ∑Ｐｅ
０ 引言
风力 发 电 是 现 今 利 用 较 成 熟 、 规模较大的可再 生能源发电技术之一 。 国内风电基地目前多建于西 ） 北、 华北 、 东北 （ 以下 简 称 “ 三 北” 地 区 和 沿 海 地 带。 其中 ， 西北地区风 电 基 地 规 模 大 ， 远 离 负 荷 中 心， 需 采取远距离输电技术 。 若采取风电孤岛直流外送方 案， 由于缺乏系统支撑 ， 将面临许多亟须解决的稳定 ］ １ ２ － ， 。 目 前， 问题 如电压 稳 定 和 频 率 稳 定 问 题 ［ 哈密
第３ ７ 卷 第 ２ ０期 ２ ０ １ ３年１ ０月２ ５日
Ｖ ｏ ｌ ． ３ ７ Ｎ ｏ ． ２ ０ Ｏ ｃ ｔ ． ２ ５， ２ ０ １ ３
： ／ ＤＯ Ｉ １ ０． ７ ５ ０ ０ Ａ Ｅ Ｐ Ｓ ２ ０ １ ２ ０ ９ １ １ １
风电比例对风火打捆外送系统功角暂态稳定性影响
汤 奕１，赵丽莉１，郭小江２
风火打捆直流外送系统输电能力研究
风火打捆直流外送系统输电能力研究董雪涛（国家电网有限公司西北分部，陕西西安710048）摘要：随着大规模新能源并网和特高压交直流工程的投运，风火打捆直流外送系统稳定特性发生变化。
研究了风火打捆直流外送系统和直流输电系统数学模型，介绍了送端系统发生直流闭锁故障后的直流和风电机组暂态特性，并以我国某送端电网为例，分析了风火比例和交直流耦合特性对风火打捆系统外送能力的影响。
仿真结果表明，系统动稳问题显著，断面外送能力受制于系统阻尼特性，随着风电占比的提高，系统外送能力将大幅降低。
关键词：风火打捆；直流闭锁；暂态特性；动态特性中图分类号：TM712文献标志码：A文章编号：1671-0320（2024）02-0006-050引言目前，我国新能源产业处于高速发展时期，同时伴随着特高压交直流输电工程的大规模建设及区域网架补强，我国重大新能源产业基地逐渐形成以风火打捆为主的直流外送系统，其网架结构、电源结构及运行方式等变化导致的暂态稳定和动态稳定问题直接影响了重要断面输电能力及主要振荡模式。
从动态稳定角度分析，风电大发方式下系统安全稳定裕度将大幅降低，容易引发低频振荡问题[1-3]。
文献[4]从阻尼转矩的角度分析了互联电网的低频振荡；文献[5]围绕系统非线性特性和大规模风电接入改变了电网阻尼特性，分析了考虑非线性后的低频振荡机理。
从功角稳定角度分析，由于风电机组与常规机组的控制差异性，也使得大规模风电接入后的系统功角特性发生改变[6-8]。
文献[9]针对大规模双馈风机集中接入的风火打捆系统，基于等面积定则分析了双馈风机对系统暂态功角稳定性的影响；文献[10]分析了风火打捆系统的交直流耦合特性，指出直流配套火电投运将吐哈外送断面问题由动态稳定转变为暂态稳定。
对于我国部分地区处在建设阶段的交直流混联电网而言，其存在弱联性和远距离输电的情况。
因此，有必要分析风火打捆直流外送系统的稳定特性。
本文针对风火打捆直流外送系统，研究了风火打捆系统模型和直流输电系统数学模型，分析了发生直流闭锁故障后的直流系统和风电机组暂态特性，并以我国某风火打捆交直流混联电网为例，分别从不同风火比例、直流功率的维度分析其对系统交直流外送能力的影响。
风火打捆比例对直流孤岛系统稳定性影响的研究
风火打捆比例对直流孤岛系统稳定性影响的研究沙志成;王艳;郑帅【摘要】风火打捆特高压直流外送是未来开发全球清洁能源资源的重要方式之一,其稳定特性研究值得重视.从跟随风电功率变化的角度提出了风电与火电容量配比方案,然后在考虑风电出力概率的基础上提出了不同的配比方案.通过仿真对比分析研究了两种风火配置比例对送端孤岛系统稳定性的影响.结果表明:风火打捆比例由1:2降低为1:1.5后,送端电源调节能力和等值机械转动惯量有所降低,直流系统发生故障失去部分功率后,系统频率上升幅度和系统功角首摆幅度相应增加,增大了系统失稳的风险.%Wind-thermal-bundled power transmission by UHVDC system is regarded as one of feasible ways on development of global clean energy in the future and its characteristics of stability should be paid attention to.Different wind-thermal installed capacity ratio is proposed with the wind from the change of power angle and in consideration of the probability for wind power output.The effect of two kinds of proportion on the stability of the sending end islanded system is comparatively analyzed by the simulation.Regulating ability of sending end power and equivalent mechanical rotational inertia would be lower when wind-thermal installed capacity ratio decreased from 1:2 to 1:1.5.Under DC power system disturbances and loss of parts of power,there is a slight increase in ascending amplitude of system firequency and power-angle fluctuation,risk of system destabilization will rise accordingly.【期刊名称】《电力系统保护与控制》【年(卷),期】2017(045)014【总页数】7页(P148-154)【关键词】风火打捆;特高压直流;孤岛运行方式;稳定【作者】沙志成;王艳;郑帅【作者单位】山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250013;国网山东省电力公司经济技术研究院,山东济南250002;山东电力工程咨询院有限公司,山东济南250013【正文语种】中文随着国民经济的快速增长，如何保障能源的可持续供给是中国面临的重要挑战。
风电与火电“打捆”外送系统频率调控策略研究
定 切 机 策 略 ． 提 出 了 严 重 故 障 后 火 电 机 组 和 风 电 机 组 的优 化 切机 ７ ｓ案 对 于 “ 风 火 打 捆 ” 外 送 系 统 的频 率 调 节 特性
场 ｓ考 虑 有 ２种 情 况 ：① ９ ０台 １ ． ５ Ｍｗ 的 双 馈 风
机 ．② ５ ４台 ２ ． ５ Ｍｗ 的 直 驱 风 机 。 每 个 风 电 场 设
文 献ｒ ９ 一ｌ Ｏ ］ 分 析 了风 电基 地 不 同时 间尺 度 下风
１ 风 电 与火 电 “ 打捆 ”外送 系 统研 究 用的 仿 真模型
实 际 电 网 复 杂 度 高 ．相 关 因 素 间 耦 合 严 重 ． 为 降 低 分 析 问 题 的 维 度 ， 使 研 究 要 点 清 晰 化 、 简
面 分 析 不 同 类 型 风 机 在 电 网 发 生 不 同 类 型 故 障 时 的 响 应 行 为 ． 以 便 深 化 认 识 ． 为 控 制 策 略 制 定 提 供参 考 。 本 文 根 据 实 际风 电与 火 电 “ 打 拥 ” 外 送 系 统
特 征 ． 建 立 了 具 有 典 型 意 义 的 仿 真 分 析 系 统 ． 以
摘
要 ：风 电 与 火 电 “ 打 捆 ” 外 送
捆 ” 仿 真 分 析 系 统 为 例 ．研 究 了 风 数 ３个 重 要 参 数 ．分 析 了 风 功 率 波
一
种 紧 急 提 升 火 电机 组 功 率 的 系 统
机 组 的 紧 急 提 升 功 率 量 ．将 机 组 Ｃ
动 幅 度 、提 高 频 率 稳 定 性 的效 果 。 风 机 在 电 网 短 路 故 障 下 发 生 转 速 失 稳 被 过 速 保 护 切 除 的 机 理 进 行 了较 为深 入 的 分 析 。 关 键 词 ：风火 打捆 ；一 次 调 频 ；紧 急 控 制 ；转 速失 稳 ；频 率 稳 定
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申盛 召 ． － ３ ， 姚 秀萍 １ ， ２ ， 王维庆 ， 杨 振， ， 谢 华治 ，
（ １ ． 新疆 大学 电气工程学 院， 新疆 乌鲁木 齐 ８ ３ ０ ０ ４ ７ ； ２ ． 新疆 电力调度控制 中心 ， 新疆 乌鲁木齐 ８ ３ ０ ０ ０ １ ； ３ ． 国网昌吉 供电公司 ， 新疆 昌吉 ８ ３ １ １ ０ ０ ）
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中图分 类号 ： Ｔ Ｍ ２ — ０ ８ ７ Ｘ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ５ － １ ０ ５ ７ － ０ ３
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摘要 ： 由于风 电本 身具 有随机性 、 间歇性 和不可控等特性 ， 风电需要与常规能源水 电、 火电组合外送 。风水火打捆经跨 区
高压输 电线 路外 送 。 必然 改变系统的阻尼特性 、 影响系统的小干扰稳定性 。为了研 究风 水火打捆外送对 系统小干扰稳定 性影 响 。 分别 从风 电、 水 电、 火 电角度分析其各 自对 系统小干扰 稳定性影 响 ； 运用 Ｐ Ｓ Ａ ＳＰ程序对实 际电网仿真 ， 通过改 变风 电、 水 电、 火 电在外送 中所 占比例 ， 研 究风水火打捆 配比外送对 系统 小干扰稳定性 的影响。分析 结果对最 大限度的 风 电外送及 电网安全稳定运行具有 重要的指导意义。 关键词 ： 小干扰 稳定 ； 风水 火打捆 ； 特征值 ； 阻尼 比； 振荡特性
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