【摘要】：在傳統(tǒng)黑啟動(dòng)電源匱乏的電網(wǎng)中,采用風(fēng)電場(chǎng)作為黑啟動(dòng)電源是一種有益的嘗試。風(fēng)電場(chǎng)采用虛擬慣量控制方式可避免風(fēng)電機(jī)組轉(zhuǎn)速與頻率解耦導(dǎo)致的頻率支撐能力不足問題,從而有效提升風(fēng)電場(chǎng)作為黑啟動(dòng)電源過程中的系統(tǒng)頻率穩(wěn)定性。通過對(duì)風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)場(chǎng)景下傳統(tǒng)虛擬慣量策略的適應(yīng)性分析,文中提出了一種新的頻率協(xié)同控制策略。首先,針對(duì)實(shí)際工程背景提出了一種以柴油發(fā)電機(jī)作為配套小容量支撐電源的風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)方法,并分析了風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)的關(guān)鍵問題及其過程。其次,通過附加功率外環(huán)控制和跟蹤曲線切換控制在不同啟動(dòng)階段的柔性切換,且輔以槳距角參與調(diào)節(jié)的頻率響應(yīng)策略,提出了一種基于虛擬慣量的頻率協(xié)同控制策略。最后,通過PSCAD仿真驗(yàn)證了所提策略的合理性和先進(jìn)性。
【圖文】：

研究工作，江蘇電網(wǎng)現(xiàn)有黑啟動(dòng)電源點(diǎn)包括了蘇北地區(qū)的徐州黑啟動(dòng)電站和蘇南地區(qū)的溧陽(yáng)沙河抽水蓄能電站、宜興抽水蓄能電站。蘇北地區(qū)鹽城、南通兩市近海風(fēng)電資源極為豐富，通過調(diào)研選取合適的風(fēng)電場(chǎng)和火電廠進(jìn)行黑啟動(dòng)試驗(yàn)，，將有效推動(dòng)風(fēng)電場(chǎng)作為黑啟動(dòng)電源的相關(guān)理論及實(shí)踐研究。圖1江蘇電網(wǎng)黑啟動(dòng)電源和風(fēng)電資源分布情況Fig．1Existingblack-startgeneratorsandwindpowersourcesinJiangsuProvince風(fēng)電機(jī)組出力波動(dòng)性較大，且由于采用電流控制策略，其無法主動(dòng)建立并維持孤立小系統(tǒng)的電壓和頻率，同時(shí)大型輔機(jī)啟動(dòng)過程會(huì)帶來孤網(wǎng)電壓和頻率穩(wěn)定問題。從實(shí)際工程角度出發(fā)，本文的風(fēng)電機(jī)組為永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組，選擇柴油發(fā)電機(jī)作為配套小容量啟動(dòng)電源，同時(shí)配以靜止無功發(fā)生器以維持啟動(dòng)過程電壓穩(wěn)定，其系統(tǒng)示意圖如圖2所示。風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)的具體過程如下。1)采用柴油發(fā)電機(jī)向風(fēng)電場(chǎng)35kV側(cè)母線進(jìn)行供電，在黑啟動(dòng)過程中作為主參考源，為孤立小系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓幅值和頻率參考。2)對(duì)靜止無功發(fā)生器的電容器及其控制系統(tǒng)進(jìn)行充電，啟動(dòng)靜止無功發(fā)生器，為孤立小系統(tǒng)提供無功電壓支撐。3)利用柴油發(fā)電機(jī)對(duì)永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行供電，當(dāng)風(fēng)速滿足啟動(dòng)條件時(shí)，風(fēng)電機(jī)組開始捕獲風(fēng)能，分別對(duì)機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)35kV側(cè)母線的功率傳遞。4)受低功率運(yùn)行穩(wěn)定因素限制，風(fēng)電機(jī)組通過變槳控制，最低可將網(wǎng)側(cè)出力限制為10%～20%額定功率，對(duì)饋線上若干風(fēng)電機(jī)組的輔機(jī)系統(tǒng)供電，以達(dá)到孤立小系統(tǒng)功率平衡的目的。5)通過多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)，進(jìn)一步擴(kuò)大孤立小系統(tǒng)的容量，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)啟動(dòng)容量達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，開始對(duì)出口線路和變壓器進(jìn)行充電，恢復(fù)臨近火電廠的輔機(jī)，最終啟動(dòng)具有一定容量的帶基礎(chǔ)負(fù)荷的火?

火電廠進(jìn)行黑啟動(dòng)試驗(yàn)，將有效推動(dòng)風(fēng)電場(chǎng)作為黑啟動(dòng)電源的相關(guān)理論及實(shí)踐研究。圖1江蘇電網(wǎng)黑啟動(dòng)電源和風(fēng)電資源分布情況Fig．1Existingblack-startgeneratorsandwindpowersourcesinJiangsuProvince風(fēng)電機(jī)組出力波動(dòng)性較大，且由于采用電流控制策略，其無法主動(dòng)建立并維持孤立小系統(tǒng)的電壓和頻率，同時(shí)大型輔機(jī)啟動(dòng)過程會(huì)帶來孤網(wǎng)電壓和頻率穩(wěn)定問題。從實(shí)際工程角度出發(fā)，本文的風(fēng)電機(jī)組為永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組，選擇柴油發(fā)電機(jī)作為配套小容量啟動(dòng)電源，同時(shí)配以靜止無功發(fā)生器以維持啟動(dòng)過程電壓穩(wěn)定，其系統(tǒng)示意圖如圖2所示。風(fēng)電場(chǎng)黑啟動(dòng)的具體過程如下。1)采用柴油發(fā)電機(jī)向風(fēng)電場(chǎng)35kV側(cè)母線進(jìn)行供電，在黑啟動(dòng)過程中作為主參考源，為孤立小系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓幅值和頻率參考。2)對(duì)靜止無功發(fā)生器的電容器及其控制系統(tǒng)進(jìn)行充電，啟動(dòng)靜止無功發(fā)生器，為孤立小系統(tǒng)提供無功電壓支撐。3)利用柴油發(fā)電機(jī)對(duì)永磁直驅(qū)風(fēng)電機(jī)組的輔機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行供電，當(dāng)風(fēng)速滿足啟動(dòng)條件時(shí)，風(fēng)電機(jī)組開始捕獲風(fēng)能，分別對(duì)機(jī)側(cè)和網(wǎng)側(cè)變流器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)35kV側(cè)母線的功率傳遞。4)受低功率運(yùn)行穩(wěn)定因素限制，風(fēng)電機(jī)組通過變槳控制，最低可將網(wǎng)側(cè)出力限制為10%～20%額定功率，對(duì)饋線上若干風(fēng)電機(jī)組的輔機(jī)系統(tǒng)供電，以達(dá)到孤立小系統(tǒng)功率平衡的目的。5)通過多臺(tái)風(fēng)電機(jī)組的啟動(dòng)，進(jìn)一步擴(kuò)大孤立小系統(tǒng)的容量，當(dāng)風(fēng)電場(chǎng)啟動(dòng)容量達(dá)到一定規(guī)模時(shí)，開始對(duì)出口線路和變壓器進(jìn)行充電，恢復(fù)臨近火電廠的輔機(jī)，最終啟動(dòng)具有一定容量的帶基礎(chǔ)負(fù)荷的火電機(jī)組。圖2風(fēng)電場(chǎng)作為電源的黑啟動(dòng)系統(tǒng)示意圖Fig．2Schematicdiagramoftheblack-startsystemtakingthewindfarmasapowersource2虛擬慣量策略適應(yīng)性分析2．1虛擬慣量原理對(duì)于常規(guī)同步發(fā)電機(jī)組，忽略
【作者單位】： 東南大學(xué)電氣工程學(xué)院;國(guó)網(wǎng)福建省電力有限公司廈門供電公司;江蘇方天電力技術(shù)有限公司;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51577030) 江蘇省科技計(jì)劃項(xiàng)目(BY2016076-03)~~
【分類號(hào)】：TM614

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本文編號(hào)：2540023