大规模风电接入下电力系统频率支撑策略研究

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在风电接入电力系统容量不断增加的趋势下,系统内的功率不确定性增加,惯性降低,从而系统频率更加容易产生波动导致不稳定运行。因此,有必要研究相应的频率控制策略以维持系统的稳定性,更好地容纳风电接入。随着储能系统和可控负荷技术的不断发展,可利用其出力可控以及响应迅速的特点辅助传统调频机组参与系统的负荷频率控制。此外,基于大规模风电通过多端直流电网接入电力系统的技术背景,可利用多端直流网络内潮流灵活可控的特点研究风电场自身作为可调节资源参与系统调频的控制手段,以实现风电接入下系统的频率控制。针对上述问题,本文开展以下三方面的研究工作:  (1)对于储能系统(energy storage system,ESS)和可控负荷参与调频的研究,基于对系统功率扰动的预测数据,并结合动态仿真结果,计算得到未来一分钟内对调频指令的最优分配比例,使系统的自动发电控制(automatic generation control,AGC)性能达到最优,从而实现ESS和可控负荷辅助火电机组改善系统调频性能的目标。  (2)对于风电参与系统调频的研究,结合多端直流网络内直流功率潮流灵活可控的特点,通过对风电功率和负荷的超短期预测与滚动优化计算,对风电功率在交流系统之间的分配比例进行持续优化,以使得分配系数始终处于最有利于系统整体频率稳定的状态。并且在系统遭受无法提前预测的较大功率扰动时,通过对交流电网侧各换流站下垂率的调整,使所有交流电网区域共同承担故障区域内的功率扰动,从而显著改善了故障区域内功率偏移的峰值,提高了系统在故障期间的稳定性。  (3)基于风电场通过多端直流网络参与系统频率支撑的优化控制策略,研究不同多端直流拓扑结构下控制策略的性能表现。通过对频率控制能力评价指标、直流网损、优化计算时间等相关指标的对比和分析,总结出各多端直流网络结构在辅助系统实施频率控制策略方面的优劣性。  本文通过相应的仿真实验结果证明了文中策略的有效性,从而可为风电接入下系统频率控制策略的相关研究提供一定的参考与借鉴。
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