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高风电渗透率系统频率惯性调控策略研究

高风电渗透率系统频率惯性调控策略研究

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作者：劳焕景山东大学

学位级别：硕士

建设含高比例可再生能源的综合能源系统已成国际共识,但可再生能源的不确定性和间歇性会通过其换流器接口引入电力系统,影响系统运行。从运行技术层面看,高可再生能源渗透率可能将给电力系统带来频率越限、振荡不稳定,以及电压闪变等问... 详细信息

建设含高比例可再生能源的综合能源系统已成国际共识,但可再生能源的不确定性和间歇性会通过其换流器接口引入电力系统,影响系统运行。从运行技术层面看,高可再生能源渗透率可能将给电力系统带来频率越限、振荡不稳定,以及电压闪变等问题。从经济性层面看,高可再生能源渗透率可能将导致传统火电机组运行效率降低,并迫使机组增加用于抵消出力波动的运行备用。研究表明,与同步发电机类似,风电机组具有一定的旋转惯量储备,并且其惯性响应可比常规同步发电机组高出几倍。因此,本文从提升系统韧性和经济运行角度出发,就含高比例风电系统下的频率惯性调控策略展开研究。现有风机惯性控制研究主要注重于提升电力系统调频和功率波动抑制性能,对持续调频下风机的运行状态关注较少。然而风机在贡献转动惯量参与调频后,其转速将不可避免地偏离最大功率跟踪运行点,影响变桨动作行为,致使发电效率降低,甚至威胁到风机的稳定并网运行。因此,如何进一步改善现有变系数虚拟惯性控制滞后并受制于频率状态变化的问题来优化电力电子换流器虚拟同步机的出力调频特性;如何减轻风机转速恢复对电力系统造成二次频率冲击的同时不至于使风机转速恢复过程过长;如何在实际变化风速下动态进行风机转速恢复;如何协调、改善风机惯性控制和桨矩角控制以降低变桨伺服系统疲劳、保留惯性响应能力、延长设备使用寿命和降低运行维护成本;如何将基于频率和基于风机转子转速的这两类风电调频控制方法等效融合,同时充分利用直流环节电容电能,乃至实现智能驾驶风机等方面还有待于进一步研究。本文基于风机基本运行特性,结合分布式一致性控制和自适应参数调节等技术,针对以上待优化、补充的调频运行问题展开相应的智能化风电调频控制逻辑研究,力图完善泛在电力电子化背景下的频率惯性调控策略体系。

关键词：分布式惯性调度风机最优状态动态恢复惯性错位匹配分组时空错位最优转速恢复协调惯性变桨疲劳

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