风电场不同应用的动态等效建模方法研究

随着大型并网风电场容量和数量的增加，风电场动态等效建模理论与方法已成为基础性和应用性研究课题。针对风电场模型的不同应用目的，本项目分别提出适用于功率控制的风电场动态等效建模方法、适用于低电压穿越能力分析和检测的风电场动态等效建模方法以及适用于功率平衡和频率控制的风电场动态等效建模方法。该研究以数学模型和等效建模方法的理论体系为基础，以分群等效为技术路线，根据不同应用给出相应的分群原则和等效建模方法，并辅以仿真和实验验证。其技术关键是（1）提出一种解决常用等效建模方法出现无功功率误差的方法和风电场功率控制的等效模型；（2）找到一种能准确判断风电场内最易脱网运行风电机组的指标；（3）建立适用于中长期过程分析的风电机组简化模型和常规发电机组模型，提出风电场及风电场群的等效建模方法。该研究将对风电场入网分析与检测、风电场接入系统规划与设计、电力系统在线动态安全分析等都具有重要的科学意义和应用价值。

随着大型并网风电场容量和数量的增加，风电场动态等值建模理论与方法已成为基础性和应用性研究课题。针对风电场模型的不同应用目的，需要给出相应的风电场等值建模方法。项目的主要工作如下：首先，针对风速波动下定速机组风电场，提出了一种变参数等值方法。利用该方法建立的风电场模型可有效解决无功功率误差问题；针对风速波动下变速速机组风电场，进行了风电场单机表征模型的适用性分析。同时深入探讨了故障条件下双馈机组风电场的分群等值方法以及直驱永磁机组风电场的单机表征等值方法。其次，提出了一种适用于低电压穿越分析的风电场等值方法，定义了风电场最易脱网判断指标，对比了桨距角动作分群方法和Crowbar动作分群方法，结果表明Crowbar动作分群方法更适用于双馈机组风电场低电压穿越能力的分析。再次，搭建了反映频率调节的直驱永磁风电机组控制模型，给出了适用于频率分析的风电场等值方法。结合吉林电网数据，进行了切负荷条件下的等值方法验证。最后，为了提高变流器的容量，采用了变流器共母线并联的结构，并对并联时的环流问题进行了研究。建立了环流的模型，分析了环流产生的机理和流通路径，进而提出了环流的控制策略。引入环流闭环，并对空间矢量调制技术做了改进，通过占空比补偿，实现对环流的抑制。为了应对电网电压的跌落故障，要控制变流器提高机组的低电压穿越能力。在分析了电网故障及其对机组影响的基础上，提出控制策略缓解故障造成的功率不平衡和直流母线电压波动。此外，由于电网发生故障时，常规锁相环会出现震荡，因此对电网故障锁相技术进行了研究。在实验室的永磁直驱风电平台上验证了变流器并联运行控制策略的有效性。该策略也可应用于大功率的风电变流器。