智能電網(wǎng)環(huán)境下風(fēng)電場黑啟動技術(shù)研究.pdf

1、黑啟動是指整個電力系統(tǒng)因故障全停后，不依賴別的系統(tǒng)幫助，通過系統(tǒng)中具有自啟動能力機(jī)組帶動無自啟動能力的機(jī)組，逐漸擴(kuò)大系統(tǒng)供電范圍，最終實(shí)現(xiàn)整個系統(tǒng)恢復(fù)的過程。傳統(tǒng)黑啟動電源通常選取抽水蓄能電站或燃?xì)廨啓C(jī)等運(yùn)行可靠性較高的電源，然而受水資源分布不均、燃?xì)廨啓C(jī)運(yùn)行維護(hù)要求較高等因素約束，電網(wǎng)中存在黑啟動電源不足及分布不合理的實(shí)際問題。隨著智能電網(wǎng)環(huán)境下運(yùn)行控制技術(shù)的提升，采用大規(guī)?！跋到y(tǒng)友好型”風(fēng)電參與黑啟動在理論研究和實(shí)際應(yīng)用上均是一種有

2、益的嘗試。因此，為了有效地利用風(fēng)電場的啟動能力，其啟動特性、控制策略和實(shí)現(xiàn)方法亟待深入研究。
　　本文首先基于風(fēng)電參與黑啟動的場景，深入分析了風(fēng)電場的自啟動能力。探討了關(guān)于風(fēng)電參與黑啟動的關(guān)鍵問題，包括了啟動風(fēng)電機(jī)組類型的選擇、配套小容量支撐電源的選擇、靜止無功發(fā)生器啟投時機(jī)的確定，詳細(xì)分析了風(fēng)電參與黑啟動的過程。通過對永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的數(shù)學(xué)模型、控制策略和輔機(jī)構(gòu)成情況的深入研究，初步確定配套支撐電源的容量，并建立了柴油發(fā)電機(jī)和靜

3、止無功發(fā)生器的模型。在PSCAD平臺搭建相應(yīng)系統(tǒng)模型，分析了不同情況下風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)啟動特性。
　　其次，針對黑啟動過程頻率控制問題，提出適用于風(fēng)電場黑啟動的虛擬慣量頻率協(xié)同控制策略。通過研究永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的虛擬慣量原理，基于風(fēng)電場黑啟動場景下對傳統(tǒng)虛擬慣量策略進(jìn)行了適應(yīng)性分析。基于傳統(tǒng)策略的不足提出了一種新的頻率協(xié)同控制策略，通過加入改進(jìn)槳距角響應(yīng)控制、柔性切換控制可顯著加強(qiáng)風(fēng)電機(jī)組的頻率控制能力，提升風(fēng)電參與黑啟動的系統(tǒng)頻率穩(wěn)

4、定性?；赑SCAD仿真，對風(fēng)電場黑啟動的全動態(tài)過程進(jìn)行了不同策略的對比分析，驗(yàn)證了所提策略的合理性和先進(jìn)性。
　　再者，針對實(shí)際工程應(yīng)用，提出一種基于負(fù)荷控制的風(fēng)電場黑啟動方法及其平臺設(shè)計(jì)。通過對風(fēng)電場和火電廠分層負(fù)荷特性進(jìn)行研究，構(gòu)建其靜態(tài)等值負(fù)荷模型和感應(yīng)電動機(jī)模型?；诜謱臃謪^(qū)負(fù)荷控制原則的分析，提出了一種基于負(fù)荷分層分區(qū)控制的風(fēng)電場黑啟動方法，基于PSCAD仿真對比不同方案的控制效果，并與虛擬慣量協(xié)調(diào)控制策略進(jìn)行對比。同