【摘 要】
:
在“双碳”目标的指导下,风电装机容量持续增加,风力发电成为未来主要发电形式之一。随着风电技术的发展,风电场规模不断扩大,尾流效应对风电场的影响不可忽略。尾流效应会使风电场中下游风电机组的风速降低,减少下游机组的输出功率,从而减少风电场的整体输出功率。因此,本课题在考虑尾流效应的影响下,以双馈感应风电机组组成的风电场为研究对象,对其有功功率优化控制展开研究,具体工作如下:首先,建立了双馈感应发电机(
论文部分内容阅读
在“双碳”目标的指导下,风电装机容量持续增加,风力发电成为未来主要发电形式之一。随着风电技术的发展,风电场规模不断扩大,尾流效应对风电场的影响不可忽略。尾流效应会使风电场中下游风电机组的风速降低,减少下游机组的输出功率,从而减少风电场的整体输出功率。因此,本课题在考虑尾流效应的影响下,以双馈感应风电机组组成的风电场为研究对象,对其有功功率优化控制展开研究,具体工作如下:首先,建立了双馈感应发电机(Double-fed Induction Generator,DFIG)以及风力机的数学模型。对双馈感应风电机组的运行特性进行了阐述,分析了其最大功率跟踪模式(Maximum Power Point Tracking,MPPT)的实现方法,并对其频率支撑控制技术进行了研究,为后续有功优化策略的实现奠定了基础。其次,针对大规模风电场的尾流风速计算问题,采用Jensen尾流模型对风电机组的尾流风速分布进行分析。针对风向变化造成的叠加尾流现象,提出了不同叠加尾流情况下阴影面积的计算方法,实现了不同风向和自然风速下尾流风速的计算。基于单台双馈感应风电机组的数学模型和尾流效应模型,建立了尾流效应下的风电场数学模型,分析得到在自然风速一定的情况下,风电场的输出功率仅与转速和桨距角有关,通过优先进行转速控制,转速达到限值后再利用桨距角控制实现风电场的功率调节,从而避免转速超过限值。并在MATLAB/Simulink软件搭建了考虑尾流效应的风电场仿真模型,对比了不同自然风速和风向下的各机组的捕获风速、转速和桨距角情况,验证了所提尾流风速计算方法的有效性。最后,由于风电机组之间的尾流交互影响,风电场的有功功率控制可以视为一个优化问题,所以本文提出了一种尾流效应下的风电场多机组协调优化有功控制方法。该控制方法以机组当前状态为初态,以转子动能总变化量和桨距角总变化量之和为优化目标,结合功率变化量约束,实现了风电场灵活有功优化切换控制。所定义的优化目标统一了低风速下的动能优化、中风速下的桨距角和动能权衡优化和高风速下的桨距角优化。利用改进的粒子群算法实现所提控制方法的优化,同时采用K-means聚类算法对具有相似尾流分布的风电机组进行分类,对同一类的风电机组下发相同的控制参数,从而减小优化计算量,提高优化速度。最后用仿真证明了所提控制策略的有效性,仿真结果表明所提方法能够灵活切换风电场有功目标,优化不同位置风电机组转速和桨距角,通过释放转子动能和(或)增加风电场输出功率来改善系统频率响应。
其他文献
随着“双碳”目标的提出,减少CO2的排放已经成为传统能源与新能源领域的共同目标。风能、氢能以及生物质能等新能源发电具有安全、清洁的特点,对推进低碳电力发展起到重要作用,但由于能源特性差异的存在会导致综合能源热电联供系统的运行存在差别,因此如何合理选择能源就变得尤为重要。碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,CCS)技术能够吸收传统火电厂排放的高额CO2,可有效实现从高
柔性直流输电是一种基于模块化多电平换流器(modular multilevel converter,MMC)的新型直流输电技术,凭借着无换相失败风险、功率解耦控制、谐波含量低等独特优势,在新能源并网领域拥有广阔的发展前景和较高的工程价值。但由于直流系统故障发展速度较快,且区别于交流系统不存在故障电流过零点的性质,进一步提高了直流系统对故障保护装置速动性和可靠性的要求。直流断路器(direct cu
随着能源危机与环境问题的日益严峻,突破传统能源系统形式,大力发展电、热等多能流耦合的综合能源系统(Integrated Energy System,IES),促进能源向多元化、清洁化发展,成为我国构建新一代能源体系的关键。在IES中,对电能和热能进行合理调度,可在满足社会用能需求的同时,增加各机组可调度的空间,提高系统的运行经济性和灵活性。但是,风电、光伏和电、热负荷等不确定性会对IES优化运行产
随着社会经济的不断发展,我国用电量不断增加,同时由于存在电力传输远、用户分布松散杂乱等问题,多项超高压直流输电工程开始不断建设。但因为高压直流输电过程中存在单极大地回路运行方式,导致直流分量由大地侵入附近电力变压器,使其运行于交流与直流并存的复杂工况下。直流分量经变压器中性点入侵后,导致流经变压器绕组的电流波形发生畸变,谐波含量明显增加,并导致变压器铁芯以过饱和的工作状态运行,漏磁通增加,变压器振
硒化锑光伏材料具有优异的材料性质和光电特性,近年来已成为光伏器件领域的一个研究热点。光伏器件如太阳能电池和光伏探测器,利用光-电转换原理在光伏发电、智能巡检等均有应用。硒化锑显示出独特的一维分子链结构且具有各向异性生长取向,因而调控硒化锑生长取向是此类光伏器件性能提升的主要方式。目前研究证实了硒化锑纵向生长可以改善载流子的传输,制备的太阳能电池最高获得了10.12%的光电转换效率。但是,将硒化锑纵
当前新型电力系统不断建设与发展,配电网的结构特征日益复杂。配电网的数据呈现多源异构、规模大,变化快等特点,因此配电网异常数据的清洗在实际工程应用中具有重要意义;同时配电网状态估计也在配电管理系统中担任着重要角色;另外互相关熵函数由于其良好的鲁棒性能在非高斯信号处理的信息理论学习领域中得到广泛应用。因此本文首先定义了一种新的变中心互相关熵函数,并推导出基于变中心互相关熵函数的无迹卡尔曼滤波算法,然后
近年来,随着经济的快速发展,使得电力需求持续增长,进而导致环境污染和化石能源危机问题日益严峻。为应对上述问题,世界各国相继出台了支持可再生能源发展政策,即转变能源利用架构,开发利用可再生能源,实现可再生能源的高比例并网。但随着大量分布式电源(distributed generation,DG)接入配电网以及智能软开关(soft open point,SOP)引入配电网,配电网潮流计算需同时考虑各类
随着全球气候变化的加剧,温室气体减排工作迫在眉睫,而作为碳排放的主要来源,能源产业具有很大的减排潜能,因此,积极发展低碳能源,对于缓解温室效应具有非常重大的意义。随着智能电网的快速发展,用户侧响应逐渐参与到电力系统的运行管理中,这对国家电力发展起到一定的促进作用。除此,风电、光伏作为重要的清洁能源,在能源产业低碳化进程中起着举足轻重的作用,然而,随着我国风光装机容量的快速发展,其消纳问题成为了制约