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含高渗透率风电的电力系统频率控制

汪海蛟  
【摘要】:在含高渗透率风电的电力系统中,风电的功率波动性和有功-频率弱惯性将对系统的频率控制带来挑战。本文将针对这两个问题,从风机、风电场、储能以及电力系统等多个层面展开研究,寻求改善含高渗透率风电的电力系统频率控制的方法。 在风电的功率波动性方面:首先,基于系统级的频率仿真以及运行充裕性分析,分别研究风电在分钟到数分钟级以及数分钟到30分钟级两个时间尺度上的功率波动对系统频率控制和运行充裕性的影响,并提出适用于不同系统的的风电场两个时间尺度的波动平抑指标的制定方法,为风电与储能示范工程的规划和运行提供支持;然后,依托国家863课题“多类型储能系统协调控制技术及示范”,提出了一种应用于平抑风电功率波动的储能系统协调控制方法,实现了示范工程项目提出的两个时间尺度的风电功率波动平抑指标,并减小了储能系统容量和功率的需求,波动平抑控制方法的效果在基于MATLAB\Simulink的时域仿真系统中进行了验证。 在风电的有功-频率弱惯性方面:首先,提出了一种风速自适应的变速风力发电机短时支持系统频率的控制方法,使风机在不同的风速区间下以及变化的风速下能为系统提供短时且稳定的频率支持;然后通过对变速风力发电机的频率支持能力以及由频率支持产生的能量成本进行分析,提出了由变速风力发电机组成的风电场短时支持系统频率的优化控制方法,在风电场内对频率支持功率进行优化分配,降低整个风电场的频率支持能量成本并改善整个系统的频率控制效果,整个控制方法的控制效果在基于MATLAB\Simulink的IEEE Reliability Test System (IEEE RTS)仿真系统中进行了验证并与其他方法进行了对比。


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